静电飞行器示意图。北京航空航天大学供图
这只“甲虫”机器人比矿泉水瓶盖还小。张渺/摄
静电飞行器的结构。北京航空航天大学供图
微型机器人未来可以像真实昆虫一样在野外自由移动，并执行特殊任务。北京航空航天大学供图
从几百吨的飞机到几千克的无人机，许多人或许会认为，越轻的东西越容易飞起来。事实上，当飞行器重量小于10克时，其飞行时间一般不超过10分钟。微型机器人的飞行时长及其动力问题，是摆在研究者面前的一道难题。
5月8日，北京航空航天大学能源与动力工程学院教授闫晓军团队的一项研究成果，发表于《自然》子刊。该团队发明了一种用于昆虫机器人的微型动力系统，并以此为基础，研制了一种快速机动、高载重、无线可控的微型机器昆虫。
两个月后，团队的另一项关于微型飞行器的研究成果，于7月18日在线发表于《自然》主刊，并同时获得《自然》和《科学》双顶刊官网的首页推荐。
这个只有4.21克的小家伙，就是目前世界上最轻、最小的纯自然光供能微型飞行器，名为静电飞行器“CoulombFly”。
比一张A4纸还要轻的飞行器
即使是再小的飞行器，想要飞起来，也必须有发动机提供足够的动力。摆在研究者面前的矛盾之处就在于，目前微型飞行器的发动机驱动部件，一般采用传统的电磁电机。但是，电磁电机在微型化后转速高、发热大，能量转化效率会急剧下降，甚至降到10%以下。
微型电磁电机效率下降后，如果采用供电方便的自然光作为能量来源，受限于太阳能电池的面积，很难满足飞行需求，“飞行器就无法飞起来”。
如今，北航团队自主研制的静电飞行器，翼展20厘米，重4.21克，整机仅有巴掌大小，比一张A4纸还要轻。该项研究成果由北航科研团队自主研发，将大幅增加微型飞行器的飞行时长，拓展其应用范围。
与此同时，闫晓军团队研发的另一种用于昆虫机器人的微型动力系统，可以用于仿生机器“昆虫”。这种昆虫机器人实现了快速机动、高载重、无线可控，能应用于灾后救援、大型机械装备检修等场景。
无论是昆虫机器人还是微型飞行器，最初的概念，都源于一根微微颤振的细梁。
“在静电场环境中放置一根梁，该梁极其细微，其直径仅为二十几微米，这根梁会像头发丝一样，在静电场中颤振，这就是微梁静电颤振现象。我是研究动力的，2009年，我在实验室中发现这一现象后，想利用这个现象做点儿什么。”闫晓军向中青报·中青网记者解释。
从这根颤振的微梁开始发散思维，闫晓军迅速联想到，“昆虫飞的原理也是一种振动”。微梁静电颤振现象，或许能够成为微型飞行器的动力与推进的解题思路，从一根微梁，成为一个最终能够飞起来的机器人。