Inżynierowie z EPFL i MIT opublikowali 15 lipca 2026 r. w piśmie Science opis robota, który potrafi latać w powietrzu i pływać pod wodą — używając tych samych machających skrzydeł do obu środowisk. Ważący poniżej 300 gramów pojazd naśladuje mechanikę nurkujących ptaków takich jak maskonury czy mewy.
Najważniejsze w skrócie
- Robot FAAV (flapping-wing aerial-aquatic vehicle): masa poniżej 300 g, rozpiętość skrzydeł 80 cm
- Prędkość pływania ~1 m/s przy 5 Hz, prędkość lotu ~6 m/s przy podobnej częstotliwości machania
- Skrzydła z elastycznej membrany pokrytej hydrofobowymi nanocząstkami — odpychają wodę
- Start z wody bez nóg: robot pitchuje do 70 stopni i wylatuje wyłącznie siłą machnięć skrzydeł
- Wyniki opublikowane w Science (DOI: 10.1126/science.aeb6744)
Nurkujący ptak jako wzorzec inżynieryjny
Spośród ponad 10 000 gatunków ptaków tylko około 100 potrafi zarówno latać, jak i pływać. Maskonury, mewy, alki i petrelce poruszają się sprawnie w dwóch ośrodkach fizycznych o drastycznie różnych własnościach: gęstość wody jest przeszło 800 razy wyższa niż powietrza, co wymaga zupełnie innych charakterystyk aerodynamicznych i hydrodynamicznych. Właśnie to wyzwanie fascynuje bioinżynierów od lat.
Raphael Zufferey, główny autor badania i adiunkt mechaniki na MIT, zaczął pracę nad robotem jako postdoc w laboratoriach LIS i BioRob na EPFL. Teraz prowadzi własny zespół AURA Lab skupiony na biologicznie inspirowanych pojazdach powietrzno-wodnych. Wyniki testów — przeprowadzonych w basenie laboratoryjnym na EPFL i na Jeziorze Genewskim — wskazują, że właściwości skrzydeł są kluczowe.
Mechanika skrzydeł i start z wody
Ciało robota zawiera akumulator i wodoodporny silnik elektryczny napędzający wał korbowy, który wprawia skrzydła w ruch góra-dół z regulowaną częstotliwością. Ogon jest zmotoryzowany i kontroluje kąt nurkowania lub wznoszenia.
W wodzie robot osiąga ~1 m/s przy machaniu z częstotliwością 5 Hz — zbliżone do prędkości rzeczywistych nurkujących ptaków. W powietrzu ta sama częstotliwość pozwala latać z ~6 m/s. Kluczowym odkryciem jest brak wymagania dla nóg: by wylecieć z wody, robot wystarczy nachylić do 70 stopni, by końcówki skrzydeł nie zahaczały o powierzchnię.
Materiał i rozmiar mają znaczenie
Skrzydła o rozpiętości 80 cm wykonano z cienkiej elastycznej membrany powlekanej hydrofobowymi nanocząstkami?hydrofobowe nanocząstki: cząsteczki nanoszone na powierzchnię materiału, które powodują odpychanie wody — skrzydło nie nasiąka i zachowuje właściwości aerodynamiczne po wynurzeniu. Elastyczność jest tu celowym kompromisem: w wodzie skrzydła muszą się uginać, by ograniczyć amplitudę machnięcia i opór hydrodynamiczny. W powietrzu muszą być wystarczająco sztywne, by utrzymać robot w locie. Autorzy przetestowali różne rozmiary skrzydeł i stwierdzili, że 80 cm to punkt optymalny dla aktualnego wariantu robota.
Zastosowania i plany
Badacze wskazują na potencjał w eksploracji oceanów. Robot mógłby zostać wystrzelony z brzegu lub łodzi, przelecieć do trudno dostępnych obszarów, zanurzyć się po próbkę wody lub pomiary i wrócić do punktu startowego — znacznie taniej niż tradycyjne statki badawcze. Dario Floreano i Auke Ijspeert z EPFL, współautorzy badania, wskazują na lodowce, porty i skupiska waleni jako miejsca, gdzie taki pojazd mógłby pracować bez narażania ludzkiej załogi.
Najbliższe plany zakładają rozbudowę układu sterowania skrzydłami — aktualnie tylko ruch góra-dół, wkrótce również obrót — oraz testy w warunkach turbulentnych: wzburzona woda i silny wiatr.
Dlaczego to ważne?
Większość pojazdów autonomicznych specjalizuje się w jednym środowisku. Drony latają, AUV?AUV: Autonomous Underwater Vehicle — autonomiczny pojazd podwodny; specjalizuje się wyłącznie w środowisku wodnym, bez możliwości lotu pływają, AMR?AMR: Autonomous Mobile Robot — autonomiczny robot mobilny poruszający się po ziemi (np. w magazynach); sam planuje trasę i omija przeszkody, ale ograniczony wyłącznie do jednego środowiska — lądu jeżdżą. Przejście między ośrodkami — szczególnie między powietrzem a wodą — było dotychczas domeną ptaków, a nie maszyn. FAAV to dowód na to, że odpowiedni dobór materiałów, geometrii i kinematyki może rozwiązać ten problem bez skomplikowanych mechanizmów transformacji.
Z perspektywy robotyki jest to istotny wynik badawczy: robot zachowuje jeden układ napędowy (skrzydła i ogon) w obu środowiskach, bez aktywnych mechanizmów przejścia, bez nóg, bez specjalnych napędów startowych. Wynik opublikowany w Science nadaje temu doniosłości: to recenzowane potwierdzenie, nie tylko demo.
Potencjalne zastosowania w monitoringu środowiskowym są szczególnie atrakcyjne. Ocena stanu rafy koralowej, pobieranie próbek w pobliżu nieszczelnych platform wiertniczych czy monitoring morskich ekosystemów — to zadania, gdzie hybryda drona i autonomicznego pojazdu podwodnego mogłaby być znacznie tańsza i bezpieczniejsza niż obecne rozwiązania.
Co dalej?
AURA Lab (MIT, Raphael Zufferey) planuje dodanie możliwości obrotu skrzydłami, co pozwoli sterować kierunkiem lotu bez polegania wyłącznie na ogonie.
Testy w warunkach turbulentnych — wzburzona woda, silny wiatr — zaplanowane jako kolejna faza przed wdrożeniem oceanograficznym.
Autorzy planują współpracę z oceanografami i biologami morskimi w pilotażowych misjach pobierania próbek.
