微型机器人,未来可如真实昆虫般在野外自由行动,执行特殊任务。北京航空航天大学在这一领域取得重大突破。
传统认知下,人们常认为越轻的物体越易飞行。但事实并非如此简单,尤其当飞行器重量降至10克以下,其飞行时间往往不超过10分钟。北京航空航天大学能源与动力工程学院教授闫晓军团队,针对微型飞行器的飞行时长及动力问题,进行了深入研究与创新。
5月8日,《自然》子刊发表了一项由闫晓军团队主导的研究成果,该团队发明了一种微型动力系统,并据此研制出了一款具备快速机动、高载重、无线可控功能的微型机器昆虫。紧接着,7月18日,《自然》主刊上发表了另一项研究成果,该团队成功研制出全球最轻、最小的纯自然光供能微型飞行器——“CoulombFly”,重量仅为4.21克。
这款微型飞行器翼展20厘米,整机仅巴掌大小,比一张A4纸还要轻。它不仅能够实现长时间飞行,还大幅增加了微型飞行器的应用范围,有望在未来应用于灾后救援、大型机械装备检修等场景。此外,团队还研发了一种用于昆虫机器人的微型动力系统,实现了仿生机器“昆虫”的快速机动、高载重与无线可控,进一步拓宽了微型机器人的应用场景。
闫晓军团队的创新始于对微梁静电颤振现象的研究。基于这一现象,团队将微梁颤振机制应用于微型飞行器或微小型昆虫机器人的动力与推进系统中,从一根微梁出发,最终实现了一个能够飞行的机器人。这一过程中,团队克服了微型电磁电机驱动部件效率下降、自然光供能受限等难题,通过自主研制的静电飞行器,解决了微型飞行器的动力与续航问题。
从最初的微梁静电颤振现象的发现,到最终实现飞行器的起飞,这一过程充满挑战。团队成员通过文献研究、观察生物、实验验证等手段,逐步优化设计,最终将理论转化为实践。在研发过程中,团队面对设备缺乏、经验不足等困难,但他们坚持不懈,最终实现了从爬行到飞行的转变,为微型机器人领域带来了革命性的进步。
尽管当前的微型飞行器无法像真实昆虫那样飞行,但闫晓军团队并未止步于此。他们正持续探索各种技术方案,致力于解决微型飞行器的动力与飞行问题,力求让“甲虫”能够真正实现飞行。团队成员们秉承着前辈们的科研精神,满怀热情地投入研究,不断试错,直至找到解决方案。这一过程不仅是技术的探索,也是对科学梦想的不懈追求。
北京航空航天大学在微型机器人领域的突破,展现了科研创新的力量。从理论研究到实际应用,这一系列成果不仅推动了科技的发展,也为未来微型机器人的广泛应用开辟了广阔前景。