南安普敦、愛丁堡和代爾夫特的工程師們成功將液態金屬電子皮膚和本體感受技術整合到一個柔性機器人翅膀中。本體感受是一種內部的感知系統，可以告訴鳥類和魚類它們的肢體或鰭的位置和運動情況。這一生物啟發設計使得水下機器人能夠自主調整形狀，並在湍急的水流中達到標準剛性翅膀無法比擬的穩定性。在試驗中，這款先進的翅膀中和了87%的湍流，這樣的湍流通常會使一般水下設備偏離航道。南安普敦大學的合著者布萊爾·桑頓教授表示：「海洋環境是動態且不可預測的，因此機器人必須不斷感知周圍環境並做出相應反應。」
新興技術展示了使用柔性材料的高效推進，但將這些材料整合至感測與控制系統中，讓柔性機器人更接近於能夠在自然水下環境中可靠運作的自適應系統，桑頓補充道。這款電子皮膚能夠感知水流帶來的微小變化。
海洋是一個混沌的場所，機器人在這裡可靠運作的能力，需要像鯊魚一樣反應迅速，像金槍魚一樣高效。剛性且重的水下機器人容易受到意外水流的影響，並與水流對抗，而不是隨著水流移動。此外，這些機器人在與不可預測的波浪和水流作鬥爭時，會浪費大量能量。研究人員借鑒了鳥類和魚類的流體力學，設計出了一款自動適應湍流水域的生物啟發機器人翅膀。
這款翅膀使用一個感測與反應系統，能夠檢測水流的變化，並即時調整其物理形狀以保持穩定。從剛性結構向自適應柔性機器人的轉變，讓這款翅膀能夠中和水下的干擾。首席作者利奧·米克倫表示：「我們不是在打造更堅固的機器人來對抗海洋的力量，而是朝著更智能、更柔軟的機器前進，這些機器能與環境協同工作。」
這一設計模仿了本體感受的特性。自然界的本體感受使鳥類能夠通過羽毛感受到風，魚類則能通過鰭和皮膚感知水流的變化，幫助它們保持完美的平衡。設計中採用了高科技的電子皮膚，這種皮膚由嵌入硅膠中的柔性液態金屬導線組成，類似於合成神經系統，能夠感知水流變化。當這些神經感測到翅膀彎曲時，會觸發內部液壓管道，自動調整翅膀的剛度和形狀。
為了驗證設計的有效性，這款新翅膀與標準剛性翅膀和基本柔性翅膀在不同的湍流條件下進行了比較。結果顯示，這款自適應翅膀的穩定性能幾乎是滑翔鸮的兩倍。研究人員指出，機器與動物之間的比較是複雜的，但數據證實這款感測翅膀在面對突發干擾時的平衡維持性能遠超現有水下技術。
有趣的是，這款翅膀運行的速度更快、成本更低：它的反應速度比其他柔性翅膀快四倍，並且所需能量僅為依賴熱量改變形狀的系統的五分之一。儘管在擴展技術以適應大型深海船隻方面仍面臨挑戰，但這一技術可能為更安全、更靈活的水下探測機器人鋪平道路，使其能夠在極端的水下湍流中導航，而不必耗費大量電池來保持航道。這些研究結果已在《npj Robotics》期刊上發佈。
