能供电、比回形针还轻的飞行器亮相

发布时间：2019-06-28 发布者：亚时财经

Nature杂志6月27日封面文章中展示了一项科学研究，由Robert J. Wood教授领导的哈佛大学微机器人实验室的研究人员，开发出了史上最轻的自主昆虫飞行机器人，它的重量比回形针还轻，可以为光能供电，并可携带最多6块太阳能电池板。

Nature杂志封面展示的自主飞行机器（图源：新浪科技）

这是一个四翼的蜜蜂机器人，Robert J. Wood教授等研究人员把它称之为RoboBee X-Wing。据他们介绍，该昆虫飞行器使用太阳能电池，只要有光源就能持续、不受束缚地飞行。

RoboBee X-Wing（图源：新浪科技）

RoboBee X-Wing重259毫克，翼展约3.5厘米，研发功能主要是用于环境探索、搜索和救援任务等等。与以往的微型飞行机器人相比，RoboBee X-Wing具有更好的传动比，改进的执行器，以及一对额外的机翼。其中动力系统加机器本身重量中，它还包含一个重约60毫克的光伏阵列，以及一个重约91毫克的信号发生器。

对此有网友表示，小巧的体型和潜力无限的应用场景，RoboBee X-Wing有点类似于《黑镜》里无处不在的人造杀人蜂。

与昆虫体积般大小，既能产生足够推动力又能保持足够轻的重量，RoboBee X-Wing是如何做到的？

拆解该飞行器可以发现，它主要是包含两个部分。机身部分的两个氧化铝强化的压电致动器，以及身体上方的集成系统以及电子设备。前者可以提高空气动力学效率，后者身体上方的太阳能系统，可以携带6块太阳能电池。

飞行器机身部分（图源：量子位）

飞行器机身上方（图源：量子位）

此外飞行器的核心选择了由复合材料制成的扑翼系统，采用激光加工技术。设计的原理采用了创新的四翼结构，前后摆动。这种运动是由集成压电材料(将电转化为机械力的材料)驱动，并产生足够的升力和可接受的功率需求。

不过昆虫飞行器依然有缺陷，压电材料。尽管它们可以对材料施加相当大的力，但它们会引起微小的位移，并且需要高电压。同时驱动飞行所需的光照强度降低到一个太阳光照强度以下，这样飞行器才能适应户外飞行。因为在比如风的影响，或者飞到没有太阳的阴影中，飞行器上的太阳你系统可能将无法供电。考虑到RoboBee X-Wing在户外场景中的实用性，它需要将自身需要的太阳光强度由3个太阳光照强度降低到1.5个太阳光照强度。

研究人员表示RoboBee-X-Wing距离他们理想中的版本还有一段里程。他们表示，真正的真正的微行飞行机器人，应该像反乌托邦科幻小说《猎物》（Prey）中描绘的场景一样，飞行了不到一秒钟，就消失在视野里了。

想要达到这样子的效果，研究人员接下来将要优化两个问题：

问题一：

如何优化机械传动系统，最大程度控制移位？

问题二：

如何更高效得将这样一小块太阳能电池板产生的低电压，转换成压电驱动所需的200伏脉冲电压？

虽然如《猎物》（Prey）中飞行器的速度目前还在展望，但是研究人员表示随着电池技术和通信技术的提高，微型机器人的可控飞行已经在人类的掌控之中。