近日，我院闫曉軍教授團隊研究成果登上《科學·進展》，這也是我院今年第5項研究成果登上《自然》《科學》及子刊。新華社對該研究成果進行了深入報道，讓我們一起走進: 機器“昆蟲”待高飛。
新華社對該研究成果進行了深入報道。
beat365英国官网网站實驗室裡，一隻體态玲珑的仿生昆蟲機器人自在穿梭，随後抵進一條狹窄的“死胡同”，由于空間限制沒法騰挪掉頭，它便倒着小步快跑了出來。這隻機器“昆蟲”身長2厘米、寬1厘米、重不足2克，垂直投影面積約兩個指甲蓋大小，由北航教授闫曉軍團隊研發。它在災後救援、機械裝備結構檢測等領域，應用前景廣闊。
近日，該團隊關于“昆蟲機器人實現倒跑”的研究成果，登上了國際學術期刊《科學·進展》。這一刻，距闫曉軍首次“牽手”微型機器人動力研究，已經過去15個春秋。
北航科研團隊研發的機器“昆蟲”
2009年，闫曉軍作為青年訪問學者參與“電壓對微梁位移影響”的實驗。他細心地觀察到，直流電壓升到一定範圍時微梁發生了不間斷的振動。依常理，隻有交流電才會引發振動。由于這個“反常”現象與實驗目的無關，在闫曉軍指出後，其他實驗人員并未再深入研究。
當時的一幕卻在闫曉軍的腦海裡反複回放，“那種振動好像蜜蜂撲騰的翅膀！”航空動力領域出身的他聯想到，接近蜜蜂尺寸的無人機體型過小，沒法像普通無人機一樣裝載電機。正是因此，各國研究團隊紛紛苦尋适配微型無人機的動力系統。“這種振動原理能否用在無人機的‘翅膀’上？”自此，闫曉軍踏上了在這個方向的探索旅程。
欲學飛，先學走。“地上爬的動力機制弄明白了，才能用在飛行器上。就像活塞發動機最初是在汽車上使用，幾十年後才成了飛機的動力源。”作為航空人，闫曉軍深谙其中之道。
從探究明白“反常”現象背後的原理，到第一代機器“昆蟲”雛形初現，8年時間一晃而過。“緊接着，你要讓它在帶着外接電線的情況下跑起來，然後要實現靈活轉彎，在此基礎上繼續推進，讓它能夠脫線爬行，再脫線轉彎。”闫曉軍坦言，每進一步，背後都是浩繁的工程。
北航科研團隊研發的多款機器“昆蟲”
在航空動力學領域，搞傳統的高溫結構力學等方向的研究，似乎才是公認的“正業”。因此，團隊曾在機器“昆蟲”研究處于爬坡過坎的初期時，多次被外界質疑。
“那會兒确實聽了有點傷心。”現已是北航副教授的劉志偉回憶，從讀博到留校任教，他一直在闫曉軍團隊研究微型機器人動力系統。曾擺在團隊面前的一根“最難啃的硬骨頭”，他至今難忘——
沒有外接電線供電，小小身軀怎樣才能跑起來？“斷開外接的電源，就意味着要在機器人身上搭載電池、電路闆。實驗發現，負重增加後，‘昆蟲’寸步難移。”劉志偉說，三年時間裡，團隊設計了幾十種機身新構型，調整了百餘次參數，“但它的腿就像粘在了地上，紋絲不動。”
于是，深夜忙完，他總要坐在電腦前向動物們“請教”，一幀幀反複考究它們的運動步态。甲殼蟲、螞蚱、野馬、兔子……最終，豹子成了打破僵局的關鍵變量。“豹子的彈跳奔跑給了我們靈感。”他一邊回憶，一邊松了口氣。根據豹子的運動步态，團隊最終設計出新一代仿生機器“昆蟲”，實現了脫線爬行。
從零開始探索，到目前實現可控倒跑，這個團隊反複“跌倒又爬起”，機器“昆蟲”也在“摸爬滾打”中漸漸蛻變。
時光青睐有心人。團隊的研究成果首次迎來井噴——今年，三項成果先後登上了國際權威學術期刊《自然》子刊、《自然》正刊以及《科學》子刊，這是15年來團隊聚焦微型機器人動力研究的最高科研成果，得到學術界、産業界贊賞。
如今，從這一研究方向培養出的碩博畢業生已有16人，其中，最早的幾批博士生有的已留校任教，并成長為副教授、教授，他們正帶着一批又一批學生，接力深耕開拓。
“我們的終極目标，是要研發出撲翼式微型無人機，像蜜蜂一樣飛起來。”今年51歲的闫曉軍說，“也許還要等下一個15年，或許更久。”蟄伏的機器“昆蟲”，靜待高飛。
