这款微型激光驱动的 RoboFly 可以嗅出森林火灾和气体泄漏

这是一种你不会想拍死的飞虫。它不会咬人、蜇人，也不会传播疾病，有朝一日可能会成为生命和气候的拯救者。假以时日，它可以勘察农作物、探测野火、在灾难废墟中搜寻幸存者，并嗅出气体泄漏，尤其是导致全球变暖的甲烷。甲烷是一种比二氧化碳强大许多倍的温室气体。隆重推出……RoboFly！这是第一款无需连接地面电源即可起飞的机器飞虫，重量仅比牙签稍重，起飞时使用微型翅膀（而不是像无人机那样使用螺旋桨）——由激光束驱动。微型机载电路将激光能转化为电能，从而使翅膀拍打。

目前，RoboFly 只能起飞和降落——但摆脱电线束缚才刚刚开始。“在此之前，无线昆虫大小的飞行机器人的概念只是科幻小说，”华盛顿大学机械工程系助理教授、其创造者之一索耶·富勒 (Sawyer Fuller) 说。“我们的新型无线 RoboFly 表明它们更接近现实生活。”

研究人员在最近于布里斯班举行的国际机器人与自动化会议上展示了他们的研究成果。

最终，科学家们相信，通过控制激光，或者可能通过添加微型电池或从射频信号中获取能量，他们的发明将能够悬停、停留在物体上和飞行。目标是引导它执行特定任务，例如调查农作物生长和检测气体泄漏。他们甚至认为可以为它们配备烟雾探测器，这样它们就能比大型机器人更快地发现森林火灾。

“研究表明，天然气（甲烷）泄漏可能非常普遍，以至于其单位能源温室气体排放量实际上可能比煤炭更大，”富勒说。“这是因为天然气的有害温室气体效应比燃烧碳基燃料产生的二氧化碳要大得多。我希望开发一种方便查找泄漏的技术，以帮助修补泄漏。”

该场景将像这样：

“你可以买一小盒这种小型飞行机器人，打开它，它们就会自动飞出去，跟着空气中的羽流寻找泄漏点，”富勒解释道。“一旦它们找到泄漏点，就会降落在泄漏点附近，开始闪烁灯光。然后，人类只需要环顾四周就能看到泄漏点在哪里。这将取代现在用气体传感器手动覆盖泄漏点的艰苦而危险的过程。”

他说，实现这一目标所需的自主水平还需要几年时间。“尽管如此，我认为这是非常有可能的，”富勒说。“大自然已经证明，从苍蝇到秃鹫，许多物种都有可能利用空气中化学羽流携带的信息来找到其来源。”

该设备还具有宝贵的农业用途，“它可以在植物冠层飞行，寻找病害并测量湿度等参数，其细节比高空无人机要精细得多，从而实现一种新型的‘微型农业’，可以根据当地环境调整作物产量，”富勒说。

因此，他说，将虫子从绳索中释放出来“确实是使它们能够自由飞翔并执行我们设想的应用程序的必要步骤”。

栖息——通过嗡嗡声或拍打翅膀在空中停留，然后着陆并停留在那里——是另一个目标。“我们对栖息很感兴趣，因为这是一种非常有效的长时间操作方式，而且已经在 RoboBee 上进行了演示，当时它还带有电线，”机械工程博士生、团队成员约翰内斯·詹姆斯 (Johannes James) 说。“我们已经开始了。”

詹姆斯表示，机器苍蝇可以停在管道沿线的支架上，或停在炼油设施内，沿着管道长度进行长期感应，然后飞到其他地方收集更多数据。此外，由于扇动翅膀会消耗能量，因此能够停留在一个地方而不扇动翅膀可以节省能源。

“这种分布式传感操作比单个昂贵的机器人具有很大的优势，可用于寻找难以检测的泄漏等应用，”他说。“能够停留或沿地面移动将有助于延长它们的工作时间。”

研究团队使用一束狭窄的、不可见的激光为昆虫提供动力，将其指向机器人上方的光伏电池，光伏电池将激光转化为电能。但单靠激光无法产生足够强的电压来推动翅膀，因此科学家还设计了一个电路来提高电池电压，使其足以为飞行提供动力。最终，该团队希望使用电池作为能源，“但目前电池对于苍蝇大小的机器人来说太重了。”

“就电源解决方案而言，未来的工作将包括瞄准激光以实现持续飞行，从环境光水平收集能量以进行短距离飞行，然后充电；第三个让我非常兴奋的是通过耦合线圈进行无线供电，有点类似于尼古拉·特斯拉的沃登克莱夫和科罗拉多斯普林斯项目，”詹姆斯补充道。“第三个很难解释，但肯定很酷。”

科学家还在昆虫的电路中放置了一个微控制器，它就像大脑一样，告诉翅膀何时张开。

詹姆斯指出，机器生物甚至可以增强科学家对现实世界昆虫的了解。

“我们仍然不太了解飞行昆虫的工作原理，”他说。“事实上，仔细想想，它们真是太神奇了。这正是 RoboFly 可以提供帮助的地方。机器人对生物研究非常有价值，开发无线 RoboFly 是了解实际昆虫行为的关键一步。”

玛琳·西蒙斯为 Nexus Media 撰稿，这是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合通讯社。