近年来，仿生学在无人机技术中的应用引起了广泛关注。借鉴鸟类和昆虫的飞行机制，科研人员开发出了多款具有高度灵活性的飞行机器人，例如由斯坦福大学研制的羽毛翼机械鸽等。而MIT助理教授、曾任哈佛大学微型机器人实验室博士后的Kevin Yufeng Chen，始终致力于打造类昆虫的微型飞行机器人，并不断改进其设计。近期，他发表了一项关于新一代微型类昆虫无人机的研究，展示了其在敏捷性和弹性方面的突破。这款无人机不仅能在狭窄空间中灵活操作，还能有效抵抗人为碰撞的冲击。
众所周知，蚊子等昆虫拥有极高的飞行灵活性和自我修复能力。这些特性使它们能在强风、障碍密布的环境中依然保持飞行的稳定。遗憾的是，将类似的性能融入到微型飞行机器人中一直是技术难题。
近期，MIT电子工程与计算机科学系（EECS）助理教授Kevin Yufeng Chen成功研发出一种接近昆虫飞行敏捷度的系统，并打造出一款具有极高敏捷性和弹性的类昆虫无人机（insect-sized drone）。
这款无人机配备了一种新型软致动器，使其在实际飞行中能更好地应对碰撞等物理冲击。Chen希望将来，这种无人机可以用于农业授粉或在狭小空间内进行机械监控，从而为人类提供更多帮助。相关研究已发表于《IEEE Transactions on Robotics》期刊上。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9357346/authors#authors
那么，这款昆虫大小的无人机具备哪些显著特性呢？
首先，它的驱动系统由一种涂有碳纳米管的薄橡胶圆筒组成。当通电时，碳纳米管会产生静电力，挤压并拉伸橡胶圆筒，从而推动翅膀快速振动，实现升空飞行。
其次，它具有优异的抗碰撞能力：
此外，这款无人机还能在空中完成翻滚、跳跃等动作，然后再次起飞，展现出极强的灵活性：
许多网友对这项技术给予高度评价，认为它有望引领无人机行业的未来革新！
关于MIT类昆虫无人机的详细介绍
传统无人机通常需要宽敞的空间飞行，难以在狭窄或复杂的环境中灵活穿行，也难以承受频繁的碰撞。这些设备大多尺寸较大，主要应用于户外场景。然而，能否制造出体积如昆虫般的小型无人机，在复杂环境中依然能够自由飞行呢？
Chen指出，小型无人机的制造面临巨大挑战。与大型无人机不同，其结构设计完全不同。大型无人机依靠强大的电机提供动力，而当体积缩小时，传统电机的效率就会显著下降。因此，开发适合微型无人机的替代动力系统成为关键。
Kevin Yufeng Chen，MIT电子工程与计算机科学系助理教授。
目前，主流方案是使用由压电陶瓷材料制成的刚性微型执行器，虽然实现了微型飞行，但脆性较大。Chen研发出了一种更具弹性和耐久性的微型无人机，采用软致动器替代传统硬质驱动器。
这种软致动器由涂有碳纳米管的薄橡胶圆筒组成。当施加电压时，碳纳米管产生静电，挤压并拉伸橡胶，从而驱动翅膀快速拍打。该系统每秒可以振动近500次，赋予无人机类似昆虫的弹性，使其在飞行中遇到碰撞时还能自行恢复，还能完成空中翻滚等攻击性动作。整机重量仅为0.6克，接近一只大黄蜂的重量，外形类似小型录像带，目前Chen正研发出外形更像蜻蜓的原型机。
康奈尔大学电子与计算机工程系的Farrell Helbling表示：“用厘米级的机器人实现飞行实属不易。得益于软致动器的柔顺性，即使撞到障碍物，也能保证无人机的安全，不会影响飞行。这一特性非常适合在动态复杂的环境中作业，具有广泛的应用潜力。”
Helbling还提到，未来若能实现无绳供电，将极大提升这类无人机的实用性，目前高压致动器的电源限制仍是一个挑战。
这项基于昆虫飞行原理的创新，不仅为生物学和物理学研究提供了新的观察窗口，也为工业和农业的应用开辟了新的可能。Chen希望，通过持续的技术改进，这些微型无人机能够在实际场景中发挥更大作用，助力人类的生产与生活。
