昆虫级微型飞行机器人实现性能飞跃 逼近真实昆虫敏捷度

空中昆虫凭借急转弯、急刹车和空中翻转等精准动作，成为地球上最灵活的生物。长期以来，工程师致力于让同尺寸飞行机器人或无人机具备类似敏捷性。如今，美国麻省理工学院（MIT）科学家在这一领域取得重要突破，其研发的微型有翼机器人在速度与特技表现上超越所有前代机型，敏捷度已逼近真实昆虫。12月3日，相关研究成果发表于《科学进展》期刊。

美国内华达大学里诺分校航空航天工程师Hoang-Vu Phan评价，这款新设备是“微型机器人性能的巨大飞跃”，让该领域更接近能执行现实任务的自主昆虫尺寸飞行机器人。

尽管无人机等飞行器日益精密，但缩小至昆虫大小面临诸多挑战。论文作者、MIT工程物理学家陈宇峰指出，所有部件需从零设计：微型电机效率随尺寸缩小而降低，微弱气流扰动会对扑翼和纤细关节造成负担，且合成材料难以匹配昆虫身体的韧性，导致微型机器人耐用性不足。

陈宇峰团队此前已攻克多项硬件难题，研制出重量仅750毫克、单次续航1000秒的耐用飞行器，但控制器成为新难题。为实现空中加速、转向和翻转，微型机器人需持续适应气流与摩擦力变化，这要求控制器具备处理不确定性的高效能力。

论文作者、MIT天体物理学家兼航空工程师Jonathan How通过管状模型预测控制器（MPC）解决了这一问题。该控制器在机器人中心轨迹周围设置管状缓冲区，可避免因干扰撞到危险区域，其核心技术是融入模拟果蝇中枢神经系统的神经网络，能快速规划最优路径，让机器人以“非自毁方式”完成空中旋转。

最终研发的机器人直径仅4厘米，重量轻于回形针，飞行速度接近现有微型机器人的5倍，加速能力提升两倍，可在每秒160厘米的阵风下急转弯，11秒内连续完成10次空翻，展现出此前仅在真实昆虫身上可见的速度、敏捷性和鲁棒性。

不过，该机器人仍存在局限。加拿大多伦多大学机器人学家Pakpong Chirarattananon指出，最突出的问题是连接线束的束缚——昆虫尺寸电池续航不足，设备需连接外部电源，限制了活动范围。此外，团队还希望设计可安装在机器人上的小型摄像头和传感器，以提升其在搜索救援任务中的应用价值，例如地震后的裂缝探测。对于辅助授粉任务，How认为当前技术水平尚无法实现让机器人安全降落在娇嫩花朵上。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.aea8716

本文仅代表作者观点，版权归原创者所有，如需转载请在文中注明来源及作者名字。

免责声明：本文系转载编辑文章，仅作分享之用。如分享内容、图片侵犯到您的版权或非授权发布，请及时与我们联系进行审核处理或删除，您可以发送材料至邮箱：service@tojoy.com