中國科研團隊實現仿生“昆蟲”微型動力技術突破

在災後救援、大型機械裝備檢修等場景，仿生機器“昆蟲”大有可為，業界一直在尋找適配的高效動力係統。北京航空航天大學科研團隊，成功實現微型動力技術新突破，並基於此研發出一款仿生“昆蟲”，實現了昆蟲尺寸（2厘米）機器人的脫線可控爬行。相關成果近日在國際學術期刊《自然·通訊》發表。

圖為北航科研團隊研發的微型機器“昆蟲”。（受訪者供圖）

置身一堆小石塊兒間，這款四足機器“昆蟲”行動矯健、穿梭自如，仿若甲殼蟲。文章共同通訊作者、北航能源與動力工程學院教授閆曉軍介紹，該機器“昆蟲”身長2厘米、寬1厘米、重1.76克，垂直投影麵積僅兩個指甲蓋大小，具有快速機動、高載重、無線可控等特性。

尺寸雖小，“五髒”俱全。其中，動力係統是機器人的“心髒”。普通機器人通常靠電動機驅動，對供能要求較高，而微型機器人內部空間不足以承載大容量電池，需外接通電線持續供電，其自由移動因此受限。北航科研團隊曆經多年研究，開發出基於直線式驅動、柔性鉸鏈傳動的新型動力係統，讓微型機器人成功擺脫電機與外接電線。

“在機器‘昆蟲’內，我們植入了能源、控製、通訊和傳感係統。直線式驅動器將‘體內’小型電池輸入的電能，轉化為機械能，並向外輸出機械振動；柔性鉸鏈傳動機構，將機械振動轉換為機器‘昆蟲’腿部的周期振動，進而帶動整個機體實現高頻彈跳運動。”團隊成員、北航助理教授劉誌偉說，“通俗講，‘體內’微型電池完成電生磁，促使一旁的磁鐵振動，再帶動腿部關節運動。”

圖為北航科研團隊研發的微型機器“昆蟲”爬行動圖。（受訪者供圖）

北航博士生、團隊成員詹文成介紹，科研團隊還設計了仿生奔跑步態，通過機器“昆蟲”步頻和步幅的自適應調節，實現高載重下快速爬行；提出基於機器“昆蟲”雙腿振動頻率差的控製方法，實現運動軌跡精確控製。

閆曉軍表示，這一微型動力技術的成功研發，有望推動微型機器人大範圍開發和應用，助力災後搜救、大型機械設備和基礎設施損傷檢測等。