当前飞行器的设计往往面临取舍：带螺旋桨的无人机机动性强、可以悬停，但能耗高；采用固定翼的飞机飞行效率更好，却无法像猎隼那样停在空中观察猎物。
来自图宾根马克斯·普朗克智能系统研究所（MPI-IS）和斯图加特大学的科研团队，研发出一款名为 “Floaty” 的变形飞行机器人，试图打破这一局限。它既能高效飞行，又能在空中保持稳定悬停。相关成果已发表在期刊《npj Robotics》上。
仿鸟设计：不用螺旋桨也能悬停
Floaty 的设计灵感来自鸟类。鸟类通过利用气流，并通过简单调整翅膀姿态，就能滑翔并维持飞行状态。类似地，Floaty 不依赖螺旋桨产生推力，也可以在空中“乘风而立”。
在实验视频中，研究人员在风洞中对 Floaty 进行测试，风速最高达到 10 米/秒。Floaty 借助自下而上的快速气流，通过顶部的四个可动襟翼进行快速调整。通过旋转这些可调节襟翼，机器人可以改变局部气流和空气阻力，从而实现姿态控制。
自我平衡：利用气流而非高能耗推进
这种设计让 Floaty 即便在侧向风干扰下，也能依靠自身结构和控制策略实现自我平衡，而无需持续主动推进和高功率电机。通过大量风洞实验，研究团队为 Floaty 建立了空气动力学模型，并基于此进行学习和控制，使其能够精确调节姿态，实现稳定悬停。
实验表明，Floaty 能够从外界推力和风扰动中恢复，重新回到平衡状态。
论文第一作者、MPI-IS 学习与动力系统组博士生 Ghadeer Elmkaiel 表示：“我们认为这项工作为打造更高效、更可持续的飞行机器人提供了新思路。Floaty 证明了机器人可以像鸟类一样聪明地利用气流飞行，在保持可控性的同时大幅节省能量，而不是完全依赖电机推力。”
关键工程改进：从易翻倒到自然稳定
在项目初期，研究团队面临的最大难题，是让机器人在不翻倒的前提下保持自然稳定，同时又要便于控制。在早期风洞测试中，Floaty 采用较为平坦的结构，结果在气流中容易侧翻，而不是自动回正。
为此，研究人员进行了两项关键设计调整：
- 降低机器人的重心位置；
- 重新设计刚性襟翼，通过精确弯曲改变其形状。
经过这些改进，Floaty 具备了更好的固有稳定性，能够在气流中自动纠正姿态，实现自然平衡。
潜在应用：从烟囱巡检到火箭再入
MPI-IS 学习与动力系统组负责人、论文合著者 Michael Mühlebach 指出，Floaty 在许多存在上升气流的真实场景中都可能发挥作用。
他举例说：“Floaty 可以用于检查工厂烟囱，那里的气流通常强烈向上。只需对设计做少量调整，它就有望胜任这类任务。类似的技术也可能用于辅助控制火箭再入，或引导气象气球。”
在他看来，利用上升气流来帮助机器人节省能量的方式还有很多，Floaty 展示了这类技术的一个有前景的方向。
