Chim lặn, mòng biển, hải âu mào và chim bão là một số trong 100 loài chim có thể vừa bay vừa bơi. Lấy cảm hứng từ những loài chim lặn tự nhiên này, các kỹ sư tại MIT và EPFL ở Lausanne, Thụy Sĩ, đã thiết kế một robot có thể bơi dưới nước, sau đó vỗ cánh lên khỏi mặt nước để tiếp tục bay trong không trung.
Kết quả nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Science. Raphael Zufferey, trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ khí tại MIT cho biết, robot lưỡng cư rất hữu ích đối với các nhà hải dương học, nhà sinh vật biển...Nó sẽ lặn xuống nước để đo đạc hoặc thu thập mẫu, rồi bay trở lại để truyền dữ liệu với chi phí thấp hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống.
Robot mới này có hình dáng gần giống một con chim, với thân, hai cánh và một cái đuôi. Thân robot chứa pin và động cơ điện chống thấm nước, dẫn động trục khuỷu, từ đó bơm cánh lên xuống theo các tần số đã được thiết lập trước.
Cánh được làm bằng màng mỏng phủ các hạt nano kỵ nước để giúp thoát nước. Và đuôi được gắn động cơ, cho phép nó thay đổi góc độ để giúp robot bay lên hoặc lao xuống.
Các cánh có thể được thay thế bằng các kích thước khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã chế tạo và thử nghiệm ba bộ cánh: nhỏ (rộng 60 cm), trung bình (80 cm) và lớn (100 cm). Họ tiến hành các thí nghiệm đầu tiên trong một bể nước nhỏ, sau đó là ở hồ Geneva ở Thụy Sĩ.
Trong các thử nghiệm, họ đặt robot ở khoảng nửa mét dưới mặt nước. Họ lập trình cho đôi cánh vỗ ở các tần số nhất định và đuôi nghiêng ở các góc nhất định trong suốt quá trình bay của robot.
Robot đã thực hiện nhiều chuyến bay với các kích thước cánh, tần số vỗ cánh và góc đuôi khác nhau. Nhìn chung, nhóm nghiên cứu nhận thấy robot có thể bay, bơi và chuyển đổi giữa nước và không khí một cách đáng tin cậy khi bay với đôi cánh có kích thước trung bình.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng robot có thể bơi trong nước với tốc độ gần 1m/s khi vỗ cánh với tần số khoảng 5 hertz, hay năm lần vỗ cánh mỗi giây.
Robot có thể bay trong không khí với tốc độ khoảng 6m/s khi vỗ cánh với tần số tương tự. Tốc độ và tần số vỗ cánh của robot tương tự như tốc độ và tần số của các loài chim lặn thực tế.
Để thực hiện cú nhảy từ mặt nước lên không trung, họ phát hiện ra rằng robot cần được nghiêng một góc 70 độ—một góc tương đối dốc giúp đầu cánh của robot không chạm vào mặt nước khi nó vỗ cánh bay lên không trung. Nếu góc nghiêng lớn hơn, robot sẽ bị lật ngược trở lại xuống nước.
Điều thú vị là, sự kết hợp giữa kích thước cánh, tần số vỗ cánh và góc nghiêng đuôi cho phép robot bơi dưới nước, cất cánh khỏi mặt nước và bay mà không cần đến thứ mà nhiều loài chim lặn cần: đôi chân.
