在三倍阳光强度下仿昆虫机器人自由飞行

RoboBee X-Wing机器人。图片来源：哈佛微型机器人实验室

科技日报北京6月26日电 （记者张梦然）《自然》杂志26日发表了一项工程学研究：美国哈佛大学团队研发出一款名为RoboBee X-Wing的仿飞行昆虫无缆机器人。这个小型机器人长度不足5厘米，重量仅为259毫克，可用于在狭窄空间执行环境监测或导航任务。

飞行器的能耗一般较高，小型飞行器尤甚。所谓“昆虫大小的飞行器”其实是很难实现的——对于像真实昆虫那么大的飞行器来说，锂离子电池这类商用电源可能重达飞行器实际质量的数倍之多，因此这类机器人一般都需要缆绳连接外部电源。太阳能电池是一种备受瞩目的替代电源，但对于先进的飞行器而言，无缆飞行所需的光照强度约为阳光强度的5—7倍，超出了实际范围。

此次，哈佛大学的诺阿·杰弗里斯、福莱尔·赫尔伯灵及其同事，在以前的研究基础上设计了一款飞行器，成功解决了部分问题。研究人员提高了致动器效率，并用4个扑翼（此前为两个）提升升力，从而无需过多增加对电源的需求，而飞行器的推进效率也与体形类似的昆虫相当。为了延长飞行器寿命，研究人员使用了低电压，飞行器能在该低压状态下维持短时间无缆飞行。

研究团队指出，仍需进一步改进才能实现持续室外飞行；且飞行器需要强光才能为起飞提供足够动力（阳光强度的3倍以上）。但他们表示，此次新问世的飞行器具有额外的载荷能力，可在今后的自主飞行实验中搭载更大的电源。

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早在1989年，世界上第一台仿昆虫机器人就出现了。数十年来，尽管仿生机器人越来越小，越来越轻量化，但模仿自然界飞行的昆虫依然不是一件简单的事，其需要空气动力、高效电池、高科技材料等多方位的技术支持。不过，这种微型飞行机器人在实际应用中也会对人类起到极大帮助——它们可以在倒塌的建筑物里、微小狭窄的空间中飞行，搜寻幸存者，用于灾区搜救行动和环境监测等。