仿生鸟类和昆虫一直是无人机研究领域的重要课题，诞生了许多飞行机器人，比如斯坦福学者制造的“机器鸽”。MIT 助理教授、前哈佛大学微型机器人实验室博士后 Kevin Yufeng Chen 一直致力于研发类昆虫机器人，并对其实验室研发的最轻飞行机器人 RoboBee 进行了升级。近期，他发布了一项新研究成果，介绍了一款结合了灵活性和弹性的新一代微型类昆虫无人机。这种无人机不仅能在狭小空间内灵活操作，还能够承受人为碰撞。

我们知道，蚊子这类“烦人”的生物在飞行时表现出极高的灵活性和恢复能力，这使得它们能够在强风、障碍物密集及其他不确定的环境中自如飞行。然而，这些特性难以直接应用于微型飞行机器人。

最近，MIT 电子工程与计算机科学系助理教授 Kevin Yufeng Chen 构建了一套接近昆虫灵活性的系统，并开发了一款前所未有的灵活且具有弹性的微型类昆虫无人机。这款无人机采用新型软致动器，能有效应对实际飞行中的物理碰撞等问题。Chen 希望未来这款无人机能应用于农作物授粉或狭小空间内的机械检修任务，为人类提供帮助。相关研究已发表在《IEEE 机器人学汇刊》上。

这款微型无人机具有哪些特点？

首先，无人机的致动器由涂有碳纳米管的薄橡胶圆筒构成。当通电时，碳纳米管产生的静电力会挤压并拉伸橡胶圆筒，反复的伸缩使无人机的翅膀快速振动，从而实现起飞和飞行。

其次，该无人机具备出色的抗碰撞能力。

此外，它还能够进行空中翻腾和跳跃，然后平稳着陆。

许多网友对这款类昆虫无人机给予了高度评价，认为它将颠覆整个无人机行业。

MIT 类昆虫无人机详解

通常情况下，无人机需要较大的空间，因为它们既无法灵活地在狭小空间内导航，也无法在拥挤环境中承受碰撞。目前大部分无人机体积较大，主要用于户外飞行。但问题是：能否创造出像昆虫一样大小的无人机，并使其在复杂、混乱的空间中自由飞行？

Chen 表示，制造小型空中无人机面临着巨大的挑战。小型无人机的结构与大型无人机完全不同。大型无人机通常由电机驱动，但缩小尺寸后，电机的效率会大幅下降。因此，在设计类昆虫无人机时，必须寻找替代方案。

迄今为止，主要的替代方案是采用由压电陶瓷材料制成的小型刚性执行器。这种材料使第一代微型无人机得以飞行，但它们非常脆弱。Chen 设计了一种更为耐用的微型无人机，采用了软致动器而非较硬、易碎的致动器。

软致动器由涂有碳纳米管的薄橡胶圆筒组成。当对碳纳米管施加电压时，它们会产生静电力，挤压并拉伸橡胶圆筒。反复的伸缩使无人机的翅膀快速振动。

Chen 使用的致动器每秒可以拍打近 500 次，赋予无人机类似昆虫的弹性。即使受到撞击，它也能迅速恢复。此外，它还能做出空中翻筋斗等动作。这款无人机的重量仅为 0.6 克，大约相当于一只大黄蜂的重量。该无人机的外形类似于带有翅膀的小卡带，但 Chen 正在研发一种外形更像蜻蜓的新原型机。

康奈尔大学电子和计算机工程系助理教授 Farrell Helbling 认为：“用厘米级的机器人实现飞行是一项了不起的成就。由于软致动器固有的柔性，即使碰到障碍物，无人机也能安全飞行而不受太大影响。这一特性非常适合在混乱的动态环境中飞行，对现实世界中的许多应用非常有用。”

她补充说，要使这些应用成为可能，还需要解除机器人对有线电源的依赖，而这正是当前致动器的高工作电压所必需的。

就其影响而言，创造类昆虫无人机为研究昆虫飞行的生物学和物理学提供了宝贵的窗口。Chen 通过逆向工程解决了这些问题，并希望未来的无人机能够应用于工业和农业领域。