最小的飞行机器人借助磁铁翱翔

一个新的原型获得了最小、最轻的无线飞行机器人的称号。

这款无线机器人的翼展不到一厘米，目前在远离驱动飞行的磁场的距离方面非常有限。然而，开发它的科学家们建议有一些方法可以扩大其范围，这可能会导致潜在的应用，例如搜索和救援行动、检查工业环境中损坏的机器，甚至植物授粉。

缩小飞行机器人尺寸的一种方法是取出电池并使用系绳为它们供电。然而，系留飞行机器人在复杂环境中自由作面临问题。这促使一些研究人员探索为机器人飞行提供动力的无线方法。

“我的梦想是让飞行机器人可以随时随地飞行，而无需使用电线作为电源，”加州大学伯克利分校机械工程教授 Liwei Lin 说。Lin 和他的同事们在 Science Advances 上详细介绍了他们的发现。

3D 打印飞行机器人设计

每个飞行机器人都有一个 3D 打印的身体，由一个带有四个叶片的螺旋桨组成。该旋翼由一个环环绕，可帮助机器人在飞行过程中保持平衡。每个主体的顶部是两个微小的永久磁铁。

总而言之，昆虫级原型的翼展小至 9.4 毫米，重量低至 21 毫克。以前，据报道，最小的飞行机器人，无论是系留的还是非系留的，都是 28 毫米宽。

当暴露在外部交变磁场中时，机器人可以在没有系绳的情况下旋转和飞行。维持飞行所需的最低磁场强度为 3.1 毫特斯拉。（相比之下，冰箱磁铁的强度约为 10 mT。

当施加的磁场以 310 赫兹的频率交替时，机器人可以悬停。在 340 Hz 时，它们会向上加速。研究人员可以通过调整施加的磁场来横向纵机器人。只要影响不是太大，机器人还可以在碰撞后自行扶正以保持在空中飞行，而无需复杂的传感或控制电子设备。

实验表明，机器人产生的升力可以超过其重量的 14%，以帮助它们携带有效载荷。例如，一个宽 20.5 毫米、重 162.4 毫克的原型可以携带一个重达 110 毫克的红外传感器来扫描其环境。事实证明，这些机器人可以有效地将赋予它们的能量转化为升力——比几乎所有其他已报道的飞行机器人都要好，无论是系留还是无系绳，也比果蝇和蜂鸟更好。

目前，这些原型的最大工作范围距离磁线圈约 10 厘米。Lin 指出，扩展这些机器人工作范围的一种方法是通过添加更多线圈、优化这些线圈的配置以及使用波束成形线圈，使它们所经历的磁场强度增加十倍。这样的发展可以让机器人飞到离磁线圈一米远的地方。

科学家们还可以进一步使机器人小型化。这将使它们更轻，从而降低它们推进所需的磁场强度。“有可能使用电磁波（例如无线电或手机传输信号中的电磁波）来驱动微型飞行机器人，”Lin 说。研究人员补充说，未来的研究还可以在机器人上安装可以将磁能转化为电能的设备，为电子元件供电。