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比真蚊子还轻的“钢铁蚊群”,即将改变我们的医疗、救援和战争形态
当一只“蚊子”悄无声息地穿过倒塌建筑的缝隙,在废墟中精准定位到幸存者的生命体征;当一群“昆虫”飞入巨大风力发电机的内部结构,自主检查并修复肉眼难见的裂纹;当成千上万的“飞蚁”携带微型传感器,在灾害现场构建起实时三维救援地图——这不是科幻电影,而是我国科学家在2025年6月19日宣布研发成功的蚊子级仿生机器人带来的真实图景。
毫厘之间的科技革命
今日,中国科学院沈阳自动化研究所联合国内多所顶尖高校,正式发布了全球首款全功能蚊子大小仿生机器人。这款重量仅0.6克的微型机器人,与一只真实大黄蜂相当,却拥有惊人的飞行能力和环境适应性。
项目首席科学家李明哲教授在发布会上自豪地表示:“我们突破了微型机器人领域的‘不可能三角’,在尺寸、敏捷性和鲁棒性三个方面同时实现了质的飞跃。”
这一突破的核心在于革命性的驱动系统。研究人员摒弃了传统的刚性压电陶瓷驱动器,创造性地采用了碳纳米管增强型软性驱动器。当电压施加到碳纳米管上时,它们产生静电力,使橡胶圆筒反复挤压拉长,实现每秒高达500次的翅膀拍动,赋予了机器人昆虫般的弹性和飞行能力。
“即使遇到强风或撞击障碍物,它也能迅速调整姿态恢复稳定飞行。”李明哲解释道,“这种韧性让我们的机器人能在混乱、动态的环境中执行任务,而传统无人机在这种环境下根本无法工作。”
站在巨人肩膀上的突破
我国科学家的这一成就并非孤例。它是全球微型机器人技术长期积累的结晶:
早在2021年,麻省理工学院华人助理教授Kevin Yufeng Chen就开发出0.6克重的类昆虫无人机,采用软性驱动器实现每秒500次拍动,展现了惊人的弹性恢复能力。
2024年初,华盛顿州立大学研究团队推出两款微型机器人——MiniBug和WaterStride,重量分别仅为8毫克和55毫克,是当时最小、最轻、最快的全功能微型机器人。它们使用了由形状记忆合金制成的致动器,总重不到1毫克,却能够举起自身重量150倍的重物。
在全球范围内,微型仿生机器人已发展出四大类运动形态:如蟑螂般在废墟中穿梭的爬行机器人、如蜜蜂般在空中盘旋的飞行机器人、如婴猴般连续跳跃的跳跃机器人,以及能潜入深海水域的仿生水下机器人。
中国方案的独特突破
我国最新发布的蚊子级机器人实现了三大关键技术突破:
全自主飞行系统:不同于早期需要“拖线”供电的微型机器人,我国团队成功集成了微型固态电池和无线充电模块,实现了完全自主飞行。机器人可通过特制充电平台在30秒内完成能量补充,单次充电飞行时间达8分钟。
集群智能协作:借鉴自然界昆虫的群体行为,研究人员开发了分布式群体智能算法。实验中,50只机器人成功展示了编队飞行、任务分配和协同探测能力。当一只机器人发现目标后,群体能自主调整策略,形成多角度观测网络。
多模态运动能力:这款机器人不仅能飞,还具备陆地爬行和水面移动能力。其腿部设计受水黾启发,利用水面张力实现“水上漂”效果,成为真正意义上的“水陆空三栖”微型平台。
改变世界的“微型力量”
这款蚊子大小的机器人将在多个领域带来革命性变革:
灾难救援:在坍塌的建筑物中,传统搜救设备难以进入的狭小空间将成为这些“钢铁蚊子”的用武之地。它们能钻入废墟缝隙,携带热成像和生命体征探测设备,精准定位被困人员,大大提高救援效率和成功率。
工业检测:风力发电机叶片内部、航空发动机管道、核电站冷却系统等人工难以触及的设备空腔,将成为这些微型机器人的“主战场”。它们能自主检查裂纹、腐蚀等损伤,甚至携带微型材料进行初步修复。
精准农业:一群“机械蜜蜂”可在温室中自主授粉,监测作物生长状况,定点喷洒农药。研究显示,这类微型机器人可将授粉效率提高40%,同时减少90%的农药使用量。
医疗革命:未来版本将开发医疗型纳米机器人,能进入...血管进行精准给药、清除血栓,甚至执行微创手术。中国科学院团队已开始与医学院所合作,探索其在微创医疗中的应用前景。
国防安全:这些微型机器人可执行隐蔽侦察任务,凭借小巧身形和生物外观潜入复杂环境,实时回传情报。其集群作战能力让传统防御体系防不胜防。
挑战与未来:走向全柔性一体化
尽管前景光明,微型仿生机器人仍面临诸多挑战。能源方面,小型化电池难以满足长续航需求;控制精度上,微型化导致传感器和处理器性能受限。
对此,研究人员提出“全柔性一体化”发展思路——将能源、驱动、感知、控制集成于全柔性器件中,使其具备环境自适应能力和自供能特性。
“我们的下一个目标是实现机器人在运动中自行充电,”李明哲透露,“就像生物通过进食补充能量一样,未来的微型机器人将能利用环境中的光能、热能甚至化学能持续工作。”
随着材料科学、人工智能和微纳制造的进步,这些“钢铁小虫”将更加智能、坚韧和多功能。它们将悄无声息地融入我们的生活,在看不见的角落守护安全、提升效率,开启一场关于“微尺度”的科技革命。
当这些比真实昆虫更小的机械生命开始在我们的世界中飞舞,人类将不得不重新思考:科技与自然的边界究竟在哪里?这些看似微小的创造,正悄然改变着我们与世界的互动方式。
也许不久后的某天,当你在公园长椅上小憩时,身边飞舞的“蚊子”可能正在绘制城市三维地图;当你在医院等待诊断时,进入血管的“机械虫”正在清除血栓;当灾害发生时,一群群“钢铁飞蚁”正飞向废墟,寻找生命的迹象。
微小的身躯,承载着改变世界的重任——这或许就是科技与自然共同谱写的未来篇章。
注:内容源自公开报道,AI综合生成,图片来源于网络,图片与本文内容无关。