微型飛行機器人的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，例如進行搜救行動以及被用于偵查領(lǐng)域。因此微型飛行機器人一直是機器人研究的一個熱點。

一個只有硬幣大小的機器人，酷似蒼蠅，能像蒼蠅一樣飛翔。它只有80毫克重，翼展僅有3厘米，超輕材質(zhì)使其翅膀每秒能震動達120次。在實驗室的測試飛行中，這種機器蒼蠅展示了穩(wěn)定、可控的飛行性能，目前能連續(xù)飛行超過20秒。它能像真蒼蠅那樣表演各式各樣的?？釀幼鳌Ｓ腥さ氖?，經(jīng)過測算它在飛行時消耗功率與真蒼蠅大體一致。

這是哈佛大學(xué)懷斯生物工程研究所的羅伯特·伍德(RobertWood)及其同事共同研發(fā)的最新成果，《科學(xué)》雜志報道稱，這可能是世界上試飛成功的最小的飛行機器人。一直致力于機器蒼蠅研究的美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校電機工程師羅南德·費林（RonaldFearing）表示：“這是一項重大的工程學(xué)突破，它耗費了科學(xué)家15年時間。”他強調(diào)：“這需要非常多的創(chuàng)新設(shè)計和制造技術(shù)。”

蒼蠅是自然界最有天分的空氣動力學(xué)家。一只小小的家蠅可以在1秒內(nèi)轉(zhuǎn)彎6次，它們能夠定點盤旋、俯沖、空中直上直下、向后飛、翻筋斗、停在天花板上，它們能敏捷地躲避蒼蠅拍并巧妙地停留在一朵花上。食蚜蠅甚至能夠定點盤旋，往前飛到另一地點，再分毫不差地回到原來盤旋的地方，是動物界“精確制導(dǎo)”高手。昆蟲這種令人吃驚的飛行能力，準(zhǔn)確著陸，而后快速起飛，讓軍方十分感興趣。

綜觀飛行史，仿生設(shè)計一直如影隨形，鳥和蝙蝠在飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計中起了至關(guān)重要的作用，基于大鳥滑翔機理，人們設(shè)計了滑翔飛行器，研究大鳥生理結(jié)構(gòu)和飛行原理，使人類乘著飛機上了天。但昆蟲和小鳥具有更大的機動靈活性，如能夠快速改變運動方向，保持完美高度控制，能夠垂直起飛或著陸、懸停、向后運動，甚至可以上下翻滾飛行，只消耗很少能量。

在蒼蠅的尺度上，造出完全媲美它們飛行技藝的機器人，是十分困難的。將飛機按照比例縮小不可行，因為在很小的昆蟲身上，控制飛行的空氣動力特性完全不一樣。加州理工學(xué)院生物學(xué)家邁克爾·迪金森（MichaelDickinson）曾做過試驗，研究昆蟲在不同氣流模式下飛行的空氣動力特性。他制作出一只25厘米長的仿蒼蠅翅膀，把它浸在一瓶礦物油中，模擬這么小尺寸下的空氣粘度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，昆蟲使用三種不同的翅膀運動來形成及控制形成升力所需的氣渦。后來，加州伯克利大學(xué)費林的研究團隊在這項研究基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)昆蟲的飛行牽涉許多系統(tǒng)，包括特別適應(yīng)感知運動的眼睛，促使翅膀生成不穩(wěn)定的空氣動力的強勁肌肉。大多數(shù)昆蟲通過調(diào)整振翅幅度、仰角和胸部細(xì)小肌肉的振翅傾斜度來控制翅膀。

他們仔細(xì)剖析了蒼蠅的飛行秘密。蒼蠅是通過復(fù)雜的三維軌跡來拍動翅膀，振翅頻率常超過100赫茲。它使用間接飛行肌來形成那些幅度大、頻率高的振翅。之所以叫間接飛行肌，是因為它們會使部分胸部變形，而不是使翅膀本身變形，從而在蒼蠅體內(nèi)引起機械共振。比較小的肌肉直接連到翼鉸鏈，對翅膀運動進行微調(diào)。蒼蠅甚至擁有平衡棒這種特殊的感覺器官，能在飛行時感知身體轉(zhuǎn)動。這些是蒼蠅擁有盤旋、倒立飛行及落在墻壁和天花板上這些超凡本領(lǐng)的關(guān)鍵。

機器蒼蠅和真蒼蠅一樣也有幾個重要的機械飛行部件:機體（外骨骼）、致動器（飛行肌）、傳動器（胸部）和機翼（翅膀）。為了控制重量，機器蒼蠅的翅膀用由碳纖維骨架強化的聚酯薄膜構(gòu)成，而控制翅膀拍動的“肌肉”則是由層狀壓電材料制成，電流通過就會發(fā)生變形。這些精確排列的層狀材料模擬了昆蟲的飛行肌結(jié)構(gòu)，通過收縮和放松實現(xiàn)扇動翅膀。

機器蒼蠅中的微小零件，其中一些僅有微米大小，利用傳統(tǒng)的制作工藝難以制造。研究人員想出了一種與在彈出式圖書中所采用的模式類似的折疊方法。他們利用柔性鉸鏈制造了一個可彎曲的平面材料薄層，從而使得三維結(jié)構(gòu)一下子變?yōu)楝F(xiàn)實。

參與試驗的凱文·馬解釋說：“與直接制造三維結(jié)構(gòu)相比，將二維結(jié)構(gòu)通過折疊變?yōu)槿S結(jié)構(gòu)要容易得多。”

但挑戰(zhàn)仍然存在，羅伯特·伍德在2010年的一篇文章里寫道：“如何控制仍是個難題。真蒼蠅之所以能迅速轉(zhuǎn)身，原因在于它擁有便于迅速反應(yīng)的特殊神經(jīng)系統(tǒng)。我們正在研究模擬這種系統(tǒng)的實用方法:借助許多姿態(tài)傳感器的輸入信息。姿態(tài)傳感器能測出飛行方向，并直接操縱傳動裝

在他們發(fā)布的視頻里，機器蒼蠅使用的電力和控制信號仍需要由一根纖細(xì)的電纜傳送給它，依靠一臺計算機監(jiān)控動作，調(diào)整姿勢。伍德希望能給它裝上微型傳感器和足夠輕的電池，以擺脫電纜的束縛。

費林表示，目前最大的技術(shù)障礙是電池，要設(shè)計一款小到能夠被機器蒼蠅所攜帶的電池。目前能夠提供足夠動力的最小電池也有0.5克重——機器蒼蠅的體重才80毫克。