一个重量不到两粒芝麻、尺寸与蜜蜂相当的飞行器，竟能在空中稳稳悬停超过15秒，被撞翻后1秒内自动复位、重新起飞。

这不是实验室里的偶发奇迹，而是国防科技大学微纳机器人团队历时6年、攻克三大国际难题后交出的答卷。近期，他们研制的三代昆虫级扑翼微型飞行器（FWMAV）系列成果相继发表于《中国航空学报（英文版）》《研究》和《微系统与纳米工程》，核心性能跻身国际领先水平。

这条赛道，有多难走

昆虫级扑翼飞行器是当今微型机器人领域公认的"硬骨头"。它的挑战不在于造一个会飞的玩意儿，而在于在毫米尺度、毫克重量的极端约束下，同时实现高效驱动、稳定飞行和场景适配，三者缺一不可。

在这一领域，哈佛大学的RoboBee项目是绕不过的标杆。自2009年起，哈佛团队耗费十余年将这只"机器蜜蜂"从一根细线拴着的原型，逐步推进到能够入水、着陆，最新版本RoboBee已能依靠机载传感器和计算单元在无外部控制的情况下悬停和轨迹追踪。日本丰田中央研究所同样深耕此方向多年。这些团队的共同痛点，恰恰就是国防科大团队选择正面突破的三个方向：传动机构复杂、无控状态飞行失稳、飞行器尺寸固定难以适配多场景。

▲仿蜜蜂FWMAV原型样机。受访者供图

国内此前鲜有团队在昆虫级飞行器上发起系统性挑战。2019年，教授肖定邦带领团队迎难而上，从零搭建理论模型，从头设计仿生结构，光机翼原理就迭代了三十余版，压电驱动器材料测试累计近百组。

三个突破，一步步"解锁"飞行

第一个突破是"飞起来"，而且要飞得快。

团队首创压电直驱技术，用压电陶瓷直接驱动翅膀扑动，彻底抛弃了此前必须依赖的复杂连杆传动机构。这一改动让结构复杂度下降90%，制造成本压缩60%。最终原型机仅重160毫克，起飞速度达到每秒1米，成为全球起飞最快的毫克级飞行器之一。

第二个突破，灵感来自一个意想不到的地方：不倒翁玩具。

在无控状态下，飞行器极易侧翻，这是整个行业多年未解的痛点。团队受不倒翁自动回正原理的启发，在飞行器顶部加装了一个圆柱形气动阻尼器。这个小装置利用空气阻力，在飞行器倾斜时自动产生扶正力矩，让飞行器无需任何电子控制系统就能保持姿态稳定。经测试，飞行器在完全无控条件下可稳定悬停超过15秒，被外力打翻后也能在1秒内自主翻正并重新起飞。

第三个突破是"可大可小"。团队攻克可变翼展技术，构建出一个可按需缩放的飞行器平台系列。其中最轻的一款仅55毫克、翼展28毫米，是目前全球已知最小、最轻的同类飞行器。

三代飞行器目前已完成室内无控飞行、抗外力干扰、姿态自主恢复等多项系统测试，性能指标稳定可重复。

从实验室到废墟，还有多远

性能数据之外，更值得关注的问题是：这只"机械小飞虫"离实际应用还有多远？

目前来看，还有几道关键门槛需要跨越。飞行器现阶段依靠外部供电运行，板载能源模块的集成是下一步的核心工程挑战。此外，微型摄像头、气体传感器、通信模块的搭载，以及从无控飞行向自主导航的跨越，都是从实验室走向真实场景必须解决的问题。

但这些并非无解难题，而是有清晰技术路径的工程问题。哈佛最新一代RoboBee已实现1.29克版本的机载计算与控制，证明这条路在技术上是通的。国防科大团队也明确表示，下一步将为飞行器搭载微型传感器和能源模块，向狭小空间搜救、灾后勘察、密闭管道环境监测和精密授粉等应用场景推进。

地震废墟的缝隙、化工管道的深处、无法进入的受污染区域，这些场景对传统无人机而言要么太危险、要么根本飞不进去。而一个55毫克、翼展不到三厘米的飞行器，可以轻松穿越这些空间，完成任何人类或常规设备都做不到的任务。

这支在毫米级世界里深耕6年的团队，正在用一只比蜜蜂还小的飞行器，撬动一个足够大的未来。