科研人员模仿蟑螂造了款机器人，“昆虫”机器人能挑战多种环境考验吗？

“昆虫”机器人体型最长仅2厘米，是北航科研团队历时15年自主研发的微型仿生机器人。

放置在一堆岩石之中，“昆虫”机器人动作矫健，穿梭自如。

经历了沙石环境的考验后，“昆虫”机器人还能挑战哪些特殊任务？ ——这不，眼前的“虫子”已经进入了飞机发动机内部。 它要完成对机器内部环境的检测； 而这个只是进入管道看看有什么麻烦。

凭借微小的身体，“昆虫”机器人可以挑战多种环境测试，但它的身体有多大呢？ 看！ 与一元硬币相比，“昆虫”机器人要“纤细”得多。 据了解，在没有电池的情况下，“昆虫”机器人的重量几乎与同等大小的昆虫相同。

北京航空航天大学能源与动力工程学院博士詹文成：重量约为200毫克，可能相当于40多根头发的重量。

身体虽小，但“昆虫”机器人五脏俱全——外壳由碳纤维制成，再加上研究人员自主设计的芯片，再配备电池和其他量身定制尺寸的设备，它形成了一只可以通过蓝牙控制的“昆虫”。 机器人。

北京航空航天大学能源与动力工程学院博士詹文成：将配备这些电池电路的设备、我们的无线蓝牙通信以及我们使用的微型麦克风安装在机器人上，我们让它爬到一个由积木搭建而成的废墟。 现场，然后我们通过麦克风发出求救信号。 我们的机器人成功捕获了声音信号并将其发送回手机。 我们可以使用手机来分析声音中包含的求救信息。

目前处于测试阶段的“昆虫”机器人没有专用的“充电桩”，需要手动充电。 你看！ 这两根与人的头发粗细差不多的金属线，是“昆虫”机器人的充电接口。 每次充电2分钟，它可以爬行10分钟。

仿生外形让“昆虫”机器人能直行、转弯

从外观到动作，“昆虫”机器人都酷似昆虫。 它的设计灵感从何而来，又是什么驱动着如此微小的机器人？

北京航空航天大学能源与动力工程学院博士詹文成：我们经常观察到蟑螂受到人的干扰后突然跳出来，我们对这种现象很感兴趣。 从这个现象出发，我们希望研究一种可以移动得如此之快的机器人。

“昆虫”机器人的创作灵感来自于日常生活中常见的蟑螂，它可以在微小的体型中实现快速运动。 该机器人的动力驱动是北航研究团队15年技术攻关的成果。

北京航空航天大学能源与动力工程学院教授严晓军：最重要的突破是电源技术，因为传统的方法比如用电机，或者用现在的这个电源，可能很难缩小到这么小的尺寸。 就是动不了。 我们在实验室发现了一个现象。 这种现象是“梁”在静电场作用下会振动。 这个“光束”的直径大约只有头发丝那么细，只有二十微米左右，所以即使是在外界，是直流电也能振动。 我们正在研究这种现象。 在清楚地研究了其机制后，我们希望将这种现象应用到像机器昆虫一样小的发动机中。

在高速摄像机的镜头中可以看到，磁铁通电后会产生振动。 这种物理现象为“昆虫”机器人提供了驱动源。 有趣的是，目前科研人员打造的“昆虫”机器人，前腿较长，后腿较短。 它仅用两条前腿即可直线移动和快速旋转。

北京航空航天大学能源与动力工程学院助理教授刘志伟：机器人在运动的时候，你可以看到它的身体始终保持着向上的角度，类似于昆虫爬行时的姿势。 。

“昆虫”机器人的前腿以平均每秒200次的频率撞击地面，从而产生前进的动力。 如此微小的尺寸和重量，“昆虫”机器人没有特殊的转动部件，研究人员的聪明才智成功解决了转动问题。

北京航空航天大学能源与动力工程学院助理教授刘志伟：在转弯过程中，我们分别控制两个前腿。 当一条腿通电，另一条腿不通电时，机器人可以实现转弯运动。 。

目前，实验室测试数据显示，“昆虫”机器人在装载电池时前进速度可达每秒37厘米，在空载环境下前进速度更快。

詹文成，博士北京航空航天大学能源与动力工程学院教授：我们最快的速度现在可以达到每秒45厘米，已经相当于蟑螂的速度了，已经达到了仿生的目标。

“昆虫”机器人有望“上天上地”

据科研人员介绍，利用电磁场环境中发生的电磁振动现象，不仅可以建造爬行的“昆虫”机器人，还可以设计飞行的“昆虫”机器人。

北京航空航天大学能源与动力工程学院助理教授刘志伟：发现“梁”的振动现象后，最直接的办法就是在翅膀上加上振动现象，模仿昆虫的扑动运动，然后制作微型飞行器，所以我们现在看到的带有机翼的类型是利用“梁”的振动来驱动机翼的。

在北航能源与动力工程学院智能推进实验室，有一面“昆虫”机器人的“标本墙”，聚焦想象力。 有的机器人像蜜蜂，有的机器人像爬行的昆虫。 为了突破微型尺寸采用固态电池驱动的技术瓶颈，北航和清华大学的研究人员联合开发了专用微型尺寸芯片模块。

北京航空航天大学能源与动力工程学院助理教授刘志伟：我们专门为机器昆虫开发的控制芯片，面积还不到一元硬币的一半。 主要包括两个功能。 第一个功能是储存电池。 将直流电压转换成两路频率可调的交流电压。 第二个功能是具有蓝牙通讯功能。 因为静电的驱动电压比较高，可能有几千伏，但是我们的电池一般都是3.7伏。 为了给电源带来动力，我们自己开发了升压电路，可以将电压提升到3.7伏。 高达5000~6000伏。

据介绍，微动力技术研发成功，有望应用“昆虫”机器人协助灾后搜救、大型机械设备和基础设施损伤检测等。目前，科研人员正在规划设计一款“昆虫”机器人自主运动方案。

北京航空航天大学能源与动力工程学院教授严晓军：未来芯片上会集成一些算法，让它在遇到障碍物或者遇到一些情况时能够自己做出判断，然后采取一些措施自主行动。

（央视记者 梁铮铮麻里）