看这个小机器人像昆虫一样在空中翻跟头

世界上最大胆的特技飞行员也难以与果蝇的机动性媲美。空中昆虫是地球上最灵活的生物之一，能熟练完成快速转弯、突然停止和空中翻转，工程师们长期以来一直试图将类似敏捷性赋予同等大小的飞行机器人或无人机。如今，麻省理工学院（MIT）的科学家团队朝着这一目标迈出重要一步，他们在《科学进展》发表的带翅膀微型机器人，比以往同类产品更快、更擅长特技，甚至接近真实昆虫的敏捷度。

内华达大学里诺分校的航空航天工程师黄武·潘（未参与该研究）评价，这款新设备代表“微型机器人性能的巨大飞跃”，让该领域更接近能执行现实任务的自主昆虫级飞行机器人。

尽管空中无人机等设备日益复杂，但缩小到昆虫大小极具挑战。MIT工程物理学家、合著者余峰（凯文）·陈解释：“必须从头构建一切。”小尺度下电机效率降低，少量湍流就会对拍动翅膀和纤细关节（为减重设计）造成压力。且真实昆虫撞窗或抗阵风能力强，而微型机器人因合成材料韧性不足，易快速损坏。

陈的团队此前已克服诸多硬件难题，造出750毫克弹性飞行器，单次可滞空1000秒。但机器人的“大脑”——控制器成了新难题：为在空中加速、转弯和翻转，需高效控制器持续应对气流和摩擦的微小变化。

合著者、MIT天体物理学家兼航空工程师乔纳森·豪设计了管状模型预测控制器（MPC）解决此问题。他举例，人从A到B可能规划直线路径，若被吹偏，管状MPC通过在中心轨迹周围设管状缓冲区，确保干扰不会让机器人进入危险区域。

控制器的“秘诀”是加入模仿果蝇中枢神经系统的神经网络，这种算法能快速规划优化路径，让机器人“安全地”在空中剧烈旋转。

最终成品宽4厘米、重不及回形针，飞行速度是现有微型机器人的近5倍，加速度为2倍，能在每秒160厘米的阵风中急转弯，最惊人的是11秒内完成10次连续空翻。潘指出，其速度、敏捷性和稳健性已接近真实昆虫水平。

不过仍有局限，多伦多大学机器人专家帕克邦·奇拉拉塔纳农（未参与研究）提到：“最大问题是摆脱连接线。”因昆虫大小电池续航短，机器人需外接电源，限制了移动。

连接线是长期难题，陈和豪还计划研发可安装的小型摄像头和传感器，未来或用于搜救——“地震时，可派这些微型机器人进入裂缝”。昆虫级机器人也被考虑用于辅助授粉，但豪认为目前让其降落在娇嫩花朵上还不现实：“我们希望能飞进去俯冲，但这超出了当前水平。”