全球首款激光供电的无线飞行机器人

引言

近日，华盛顿大学的工程师们取得了重大突破，他们让飞行机器人RoboFly振翅高飞，且这次是真正的独立飞翔。不再被电线束缚，RoboFly首次展现了其完全自主的飞行能力。这看似是一次微小的振翅，实则代表着机器人类的一次巨大飞跃。

背景深度

飞行机器人，如同昆虫般大小，拥有巨大的潜力。它们可以帮助人类完成许多繁琐的任务，如监测农作物生长或检测气体泄漏。由于其小巧的尺寸，这些机器人可以轻易地进入那些大型无人机无法企及的狭小空间，同时制造成本也相对较低。飞行机器人的飞行方式却与大型无人机有所不同。它们无法使用螺旋桨，而是依赖于微小翅膀的振动。

尽管微型飞行机器人在应用上展现出巨大的潜力，但它们仍然面临一个主要问题——供电问题。一直以来，这些小巧的机器人都需要通过地面上的电线供电。例如，之前美国哈佛大学工程与应用科学学院开发的微型飞行机器人RoboBee，尽管它具备游泳和飞行的双重功能，但由于携带电子设备导致的重量问题，仍需依赖外部电源供电。为了减轻重量，电力供应一直是通过电线从外部传输的。

创新突破

华盛顿大学的工程师们成功地解决了这个问题。他们不仅为RoboFly赋予了振翅高飞的能力，还为其安装了“大脑”。这意味着RoboFly已经实现了完全的自主飞行。这是一个重大的里程碑，标志着飞行机器人在技术和应用上的巨大进步。未来，我们可以预见，这些昆虫般大小的飞行机器人将在许多领域大放异彩。

此次的突破不仅为飞行机器人带来了新的可能性，也为未来的机器人类技术打开了新的大门。随着技术的不断进步，我们有望看到更多像RoboFly这样的自主飞行机器人在各个领域为人类服务。革新篇章：飞翔机器人的破茧成蝶

在哈佛大学微型机器人实验室的工程和应用科学学院，一场科技革命正在悄然进行。美国华盛顿大学的工程师们打破了常规，首次赋予了飞行机器人真正的自由与思考。他们成功地为飞行机器人RoboFly斩断了束缚其飞翔的电线，为其赋予了独立飞行的能力。就如同蝴蝶破茧而出，RoboFly的这次振翅，不仅仅是自身的微小跃迁，更是整个机器人领域的一次巨大飞跃。

一直以来，飞行机器人都被视为科技前沿的璀璨明星。真正的自由飞行一直是个难题。过去，飞行机器人总是被电线所束缚，仿佛被牵线的木偶。但现在，华盛顿大学的工程师们打破了这一局限。他们不仅为RoboFly赋予了飞翔的能力，更为其添加了“大脑”，使其能够独立完成复杂任务。

RoboFly的振翅，不仅仅是一次技术的突破。它代表着人类对科技的无限想象与追求正在逐步变为现实。每一次振翅，都是对未知领域的探索；每一次飞翔，都是对自我能力的超越。RoboFly的成功试飞，无疑为未来的机器人技术铺就了坚实的基石。

我们可以预见，随着技术的不断进步，飞行机器人将在更多领域发挥其重要作用。无论是救援、侦查还是日常服务，飞行机器人都将为人类带来极大的便利。而RoboFly的成功，只是这一伟大时代的开端。未来的飞行机器人，将会更加智能、更加灵活，更加适应各种复杂环境。

在5月23日那天，一支研究团队在澳大利亚布里斯班的机器人与自动化国际会议上，公布了他们的最新研究成果。该成果，如同一道科技之光，引起了业界的广泛关注。它以卓越的创新力展现了一种新型的无人机技术——RoboFly。这项技术通过创新的激光供电设计，使机器人飞行成为可能。就如一把微小的火种点亮翅膀上的科技光芒。重量仅为牙签之稍重，但正是这种轻量级设计使得它更加灵活自如地展翅飞翔。机器人拥有一个微型电路板，这个电路板能将激光的能量转化为电力，为翅膀提供源源不断的动力。这一技术的突破无疑为未来的无人机技术开辟了新的道路。让我们期待它在未来的无限可能。这一技术成果的背后也包含了研究团队的辛勤付出和不懈探索。他们的努力不仅推动了科技的进步，也激发了我们对未来的无限期待。（图片来源：Mark Stone / 华盛顿大学）论文合著者之一、华盛顿大学机械工程系的助理教授Sawyer Fuller激动地表示：“曾经，昆虫大小的无线飞行机器人的概念仅仅存在于科幻小说之中。如今，我们的新型无线RoboFly已经让这一概念迈进了现实的大门。”

在此之前，工程方面的挑战主要围绕振翅进行。振翅是一个高功耗的过程，而传统的电源和控制器过于笨重，无法被微型机器人搭载。早期的昆虫机器人RoboBee需要通过一根电线接收地面的能量和控制指令。

真正的飞行机器人应该具备自主飞行的能力。为了解决这个问题，Fuller和他的团队采用了一种创新的方案：利用狭窄的不可见激光束为飞行机器人供电。他们将激光束对准RoboFly上方的光伏电池，让激光转化为电力，从而为机器人提供源源不断的动力。这样一来，RoboFly就能实现真正的无线飞行，自由地在空中执行各种任务。这一技术的突破不仅标志着微型无人机技术的一大进步，也让我们看到了未来空中机器人技术的新方向。（图片来源：Mark Stone / 华盛顿大学）

论文合著者之一、来自华盛顿大学Paul G. Allen计算机科学与工程学院的Shyam Gollakota博士，揭示了一种革命性的技术突破。他表示：“为了实现大量电力的迅速传输而不增加过多重量，这是一种最有效的途径之一。”尽管激光传输电力具有巨大潜力，但它仍然无法单独提供足够的电压来驱动飞行设备。为了解决这个问题，研究团队设计了一种创新的电路，能够将光伏电池输出的7伏电压提升至飞行所需的240伏。这一突破性的技术革新使得激光驱动的飞行设备成为可能。

这项技术的核心是一个精心设计的电路系统，它由柔性电路和升压电路组成。柔性电路（呈现为黄色）承载着电流的传输，而升压电路（由铜线圈和黑色盒子构成）则负责将电压提升至飞行设备所需的高水平。为了让RoboFly能够自主控制其翅膀的运动，工程师们在这个电路中融入了一个微控制器“大脑”（位于右上方的黑色正方形盒子）。这一“大脑”赋予了飞行设备自主决策和精确控制的能力。

这一技术的成功实现，不仅展示了激光在电力传输领域的巨大潜力，也标志着自主飞行设备在设计和功能上的重大突破。随着技术的不断进步，我们期待这一领域的更多创新和发展，为未来的航空技术开辟新的道路。（图片来源：Mark Stone / 华盛顿大学）

论文的合著者之一，华盛顿大学的电气工程系博士生Vikram Iyer，对微控制器的作用进行了生动的描述。他表示，微控制器就像天空中飞翔的昆虫的大脑，精准地指导翅膀肌肉的工作节奏。这个小小的芯片，拥有强大的指挥能力，向RoboFly的翅膀发送明确的指令——告诉它何时应该“用力拍打”，何时应该“停止拍打”。它就像是一个舞蹈编导，精确控制着RoboFly在空中飞行的每一个动作，使其像真实的生物一样灵活自如。在华盛顿大学的最新研究中，科学家们以自然界的昆虫为灵感，创造了一种独特的飞行机器人控制器。这款控制器能够模拟真实昆虫翅膀的振动，并以波的形式发送电压。论文的领导作者、机械工程系的博士生Johannes James表示，这款控制器通过脉冲形成波来模拟翅膀的快速拍打。当翅膀接近波峰时，它会调整脉冲速度，确保翅膀能够平稳地向另一个方向拍打。这一创新不仅展示了人类对科技的卓越掌控力，也反映了自然对技术的深刻启示。这种仿生的方式使飞行机器人的性能得以极大提升。

该研究的成果以一张引人入胜的图片展示了其应用潜力：画面中，一群受到飞虫启发的飞行机器人，正忙于在建筑物周围寻找甲烷泄漏的迹象。这些飞行机器人被设想为能够轻松发现泄漏，从而让泄漏问题得到迅速修复，减少温室气体的排放。Fuller表示：“想象一下，一个充满飞行机器人的手提箱，打开后它们就会四处飞翔，寻找泄漏的气体羽流。这种应用不仅展示了技术的巨大潜力，也反映了自然界对技术创新的重要影响。”这项研究为人类提供了一个全新的视角，展现了如何从自然中寻找灵感，并将其转化为对人类有益的技术创新。而这一技术的成功应用，也将为我们解决环境问题提供新的解决方案。对于那些致力于推动科技与环境保护并行发展的人来说，这是一个激动人心的里程碑。通过模仿自然界中飞虫的敏锐感知能力，飞行机器人技术正在开启一个全新的时代，使我们能更有效地解决现实问题并改善我们的生活质量。未来展望：RoboFly的崭新飞跃

如今，RoboFly只能起飞和降落，它的命运似乎紧紧依赖于激光的直接瞄准线。一旦光伏电池离开激光的照耀，机器人便会失去电力并降落。研究团队的雄心壮志远不止于此。他们渴望掌握激光技术，使RoboFly能在空中自由盘旋和飞翔。

Gollakota透露，目前RoboFly依靠激光供电，但未来的版本将有望实现电池供电或从无线电信号中获取能量。这样的设计将使得电源可以根据特殊任务的需求进行调整和优化。

展望未来，Fuller对RoboFly的潜力充满期待。他相信，未来的RoboFlies将配备更高级的“大脑”和传感器系统，这些先进的科技将帮助它们自主导航并独立完成复杂任务。从起飞到盘旋再到执行任务，RoboFly的每一步都预示着未来科技的无限可能。我们期待着这一领域的进一步发展，以及RoboFly在空中自由飞翔的那一天。