最近，加州大学伯克利分校的研究团队设计了两款仿生微型机器人，一款能够跳跃，另一款则拥有自然的翅膀，可以飞行。这里我们把它们简称为“跳虫”和“果蝇”。

研究团队指出，通过对动物行为的观察和比较，他们发现蚂蚁等昆虫需要攀过每个障碍，通行效率较低；而蚂蚱则可以通过跳跃的方式越过障碍，最终抵达目的地。考虑到其他应用场景，飞行类的仿生机器人对大气密度有一定要求，而地面跳跃的机器人只需要在有引力的情况下即可运行。因此，伯克利的研究团队也在考虑这类机器人在其他星球的应用前景。

世界上最小的仿生“果蝇”机器人

研究人员表示，他们开发的第一款能够飞行的仿生机器人是世界上首个能够真实模拟昆虫翅膀运动的亚毫米级翼飞行器。大多数小型扑翼微型机器人的重量都在100毫克左右。然而，在自然界中，大型飞行昆虫（例如果蝇）的体重仅有1毫克，有的甚至更轻。

研究人员解释道：“我们开发这款微型机器人的目的是缩小已制造的机器人和未来可能制造的机器人之间的尺寸差距。”他们的主要目标是利用车载发动机和机械装置，借助外部电力，展示这种规模的扑翼运动。

小型飞行昆虫通常通过扇动几乎等于自身体积的翅膀来产生升力。研究人员在开发这款机器人时面临的最大挑战之一是如何设计出一个小巧的执行器，使其能够产生足够的动力来驱动人工翅膀。

为了解决与微型机器人设计相关的问题，研究人员发明了一种无需任何放大机构即可工作的旋转马达。他们通过开发一种扭力弹簧实现了这一点，在这种弹簧中，多个小扭矩叠加在一起，在共振时产生较大的扭矩。

根据研究人员的设计，飞行机器人的特征尺寸可以缩小到100微米，甚至1微米。有趣的是，他们的“果蝇”机器人生产周期较短，而且工作电压低至70毫伏，这使得它在未来有可能实现大规模应用。

迄今最轻的“跳虫”机器人

研究团队开发的第二款微型机器人是一款跳跃机器人，尺寸为17毫米×6毫米×14毫米，重量仅为75毫克。这款机器人每分钟可以跳跃6次，落地非常精准。每次跳跃的高度只有8毫米，消耗的能量大约为6.4微瓦。

与“果蝇”机器人一样，这款微型机器人也是同类产品中最小的。实际上，在以往的研究中，最小的跳跃机器人所携带的车载电源重量约为300毫克，仅能跳跃一次。

研究人员表示：“我们的目标是开发一款重量低于100毫克且能够重复跳跃的机器人。”跳跃机器人在跳跃时通常通过快速推动地面来实现。这种瞬间所需的功率过高，难以通过车载电机重现。为了克服这一难题，先前的研究已经采用了在车载机构中存储能量，然后迅速释放的方法，从而使机器人能够跳跃。

研究人员表示：“电机非常重，难以在小范围内制造，因此需要特殊的控制信号来实现功能。”跳跃机器人的单个电机通过累积小的旋转运动来产生连续的旋转。这一过程被用来缠绕一根绳子，这根绳子的设计目的是拉动储能机构中的弹簧。当能量达到特定阈值时，该机制会迅速释放机器人储存的能量，使其能够跳跃。

研究人员补充道：“我们的电机采用了一个简单的控制方案，我们使用1毫克的光伏电池为其供电。当红外线激光照射到这些电池时，它们会产生电流。”

值得一提的是，研究团队成功制造出了迄今为止最小的翼展装置，其质量与果蝇相当。他们还设计出了迄今为止最轻的、带有无车载电源的自由跳跃机器人。

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