想象一下，未来有成群结队的微型机器人蜜蜂在野花丛中飞行，帮助真正的蜜蜂完成重要的传粉任务。这是哈佛大学微机器人实验室多年来一直在努力实现的愿景。然而，直到最近，哈佛机器人蜜蜂只能以“坠落”的方式着陆。如今，哈佛研究人员为小型机器人蜜蜂装备了四条长长的、优雅的着陆腿，这些腿是受长脚蚊腿部形态的启发而设计的。长脚蚊是一种外形类似“飞行蜘蛛”的无害昆虫，经常被误认为是巨大的蚊子。 这一创新设计在本周三发布的《科学机器人》杂志上详细介绍。研究人员表示，新的设计不仅可以让机器人蜜蜂平稳着陆，还为未来的实际应用奠定了基础。这些应用可能包括环境监测、灾害监测、人工授粉，甚至对脆弱生物的操控，这些听起来仿佛是从科幻电影里走出来的场景。 这一项目的负责人是哈佛大学工程和应用科学教授罗伯特·伍德，克里斯蒂安·陈等研究人员在哈佛比较动物学博物馆的数据库中寻找新的着陆设计灵感，最终选择了长脚蚊的腿部结构。新的设计采用了四条长而有弹性的腿，以及一个改进的控制器，用于控制机器蜜蜂在着陆时的速度减缓。这两种改进的组合使得机器人能够以“温和触地”的方式着陆。此前，由于机器蜜蜂的扇动翅膀产生的气流涡旋导致在接近地面时的不稳定，这种问题被称为“地面效应”。相比之下，直升机同样会遇到地面效应，但对于重仅0.004盎司（约0.1克），翼展仅1.2英寸（约3厘米）的机器蜜蜂来说，这一效应更加显著且难以应对。 研究人员在不同的表面，包括树叶上，对机器蜜蜂的着陆能力进行了测试。测试结果显示，新的设计不仅提高了着陆的稳定性，还保护了机器蜜蜂内部脆弱的压电致动器。这些致动器相当于机器蜜蜂的“肌肉”，在着陆时容易因碰撞而损坏。为了实现这一目标，研究团队不仅在机械设计上进行了改进，还优化了控制器算法，使其能够在着陆前减速，并在触地时迅速分散冲击力，避免了机器蜜蜂的弹跳和翻滚。 研究团队的下一步目标是赋予机器蜜蜂传感器、电源和控制的自主性。这将使机器蜜蜂能够独立执行任务，进一步推动其实用化的进程。目前，机器蜜蜂的自主性依赖于外部设备，缺乏独立运行的能力。一旦实现了自主性，机器蜜蜂将能够在各种环境中自由活动，执行更复杂的任务。 业内专家对此新进展表示高度赞赏。前哈佛大学博士后、现普渡大学电气与计算机工程助理教授Nak-seung Patrick Hyun指出，飞行动物或飞行器的成功着陆依赖于在接近地面时迅速减低速度并快速分散冲击力。对于机器蜜蜂来说，其翼展小，地面效应显著，因此在着陆时的稳定性控制尤为关键。此次设计的改进为解决这一问题提供了有效方案。 哈佛大学微机器人实验室在小型无人机和微型机器人研究领域拥有国际领先地位。实验室主任罗伯特·伍德教授在微型机器人设计和制造方面有着丰富的经验和深厚的研究基础，曾领导多个开创性的项目，取得了重要成果。随着这些创新的不断推进，未来的小型机器人将在更多领域发挥重要作用。