2015年1月18日-1月22日，IEEE第28屆國際微機電系統會議（International Conference on Micro Electro Mechanical Systems，簡稱MEMS 2015）在葡萄牙Estoril舉行。在會議開幕的當天上午，我院闫曉軍教授做了題為《Self-Lifting Artificial Insect Wings via Electrostatic Flapping Actuators》的大會報告（作者：Xiaojun Yan, Mingjing Qi, Linwei Lin），介紹了我校與加州大學Berkeley分校合作研制的微撲翼靜電驅動器（圖1）。該驅動器采用直流電壓作為輸入，驅動蜜蜂翅膀産生與昆蟲非常相似的撲翼運動，産生的升力能夠克服撲翼結構的自身重力，實現了其在導軌上的向上飛行。
圖1 闫曉軍做大會報告
随着MEMS技術的發展，人類研制昆蟲大小微型飛行器的夢想越來越接近現實。微撲翼驅動器作為此類飛行器的“心髒”，是研制過程中的難點。從工作原理上來看，靜電驅動具有高頻率、低功耗且易于微型化的優勢；然而，若在微撲翼驅動中采用目前傳統的靜電驅動器，則不僅需要複雜的電路結構産生交流電來驅動，而且驅動電壓不能超過一個臨界值（正負極會接觸産生短路），因此驅動效率較低，很難産生有效升力。
為解決上述問題，北航與加州大學Berkeley分校合作，提出了一種新結構形式的微撲翼靜電驅動器。該驅動器基于航空領域機翼或者葉片的“顫振”原理，采用直流電源作為輸入，将電能轉換為機械能，使金屬微梁在靜電場中産生大幅的自激振動，繼而帶動翅膀實現仿生撲動（圖2）。與以往的微撲翼驅動器相比，該裝置在工作原理上更接近昆蟲飛行肌肉的“自激”振動，在驅動效率和微型化方面也很有優勢。在後續研究中，北航将主要負責驅動器的結構和氣動優化設計，加州大學主要負責MEMS相關研究，以便進一步優化驅動器結構，提高驅動器的輸出升力，最終實現飛行器的自主飛行。
IEEE的 MEMS年會是國際微／納米系統領域最具影響的頂尖學術會議，從1988年至今已舉辦28屆。來自世界各地26個國家和區域的550餘名微/納米系統領域的專家學者、研究生參加了今年的會議。此次大會共收到719篇投稿論文，其中國内有8篇論文被錄用為大會報告。
圖2 微撲翼靜電驅動器結構示意及撲動照片
