MIT发明0.75克机器飞虫,又快又灵活,将如何改变世界?

B站影视 日本电影 2025-09-23 15:46 1

摘要:近日,美国麻省理工学院(MIT)发布了一款扑翼机器昆虫,其飞行能力已经达到了一个令人匪夷所思的境界。它不仅轻如蝉翼,更拥有了媲美、甚至超越真实昆虫的敏捷与精准,上演了一场场令人目瞪口呆的空中特技秀。

11秒内,连续完成后空翻10次——这不是奥运体操冠军,而是一只不到1克的机器小虫。

近日,美国麻省理工学院(MIT)发布了一款扑翼机器昆虫,其飞行能力已经达到了一个令人匪夷所思的境界。它不仅轻如蝉翼,更拥有了媲美、甚至超越真实昆虫的敏捷与精准,上演了一场场令人目瞪口呆的空中特技秀。

这项研究发表在8月5日预印服务器arXiv上。

一、微观世界的“飓风难题”

长久以来,科学家们都梦想着能创造出像苍蝇、蜜蜂一样灵巧的微型飞行机器人。然而,理想很丰满,现实却骨感得可怕。

控制一个重量不足1克的机器人飞行有多难?

想象一下,你试图在飓风中控制一片树叶的飘落轨迹。这,就是工程师们每天面对的噩梦。由于机器人质量极低、惯性极小,空气中一丝微弱的扰动对它来说都如同惊涛骇浪。

过去的微型机器人,要么飞得像“醉汉”一样摇摇晃晃,要么就是在空中坚持不到10秒就宣告“坠机”,敏捷和精准更是无从谈起。

在微观世界里,每一次振翅都是一场与混沌的博弈。

二、 “最强大脑”教出“闪电学徒”

面对这个几乎无解的难题,MIT的研究团队想出了一个堪称天才的办法:既然一个控制器无法兼顾性能和速度,那就用两个!

第一步:打造“最强大脑”专家

他们首先不考虑计算成本,用最强大的算法(鲁棒管模型预测控制,RTMPC)设计了一个无所不能的“专家大脑” 。这个大脑能精确计算出任何高难度动作的最佳飞行方案,还能从容应对各种突发状况。但问题是,这个“大脑”太复杂、太“慢”,根本无法装进小小的机器虫身体里实时运行。

第二步:AI训练“闪电学徒”

接下来,就是见证奇迹的时刻。他们使用了“模仿学习”这一人工智能技术,让一个结构极简、反应神速的神经网络“学徒”去模仿“专家大脑”的决策。就像一位绝世高手将毕生功力传授给一个天赋异禀的弟子,这个神经网络学徒在看过无数次专家的完美演示后,学到了其精髓。

也就是说,他们并没有给机器虫塞下一个笨重的大脑,而是为它植入了一套快如闪电的“武功秘籍”。

这个神经网络“学徒”的计算效率高得惊人,每次决策仅需几微秒,赋予了机器昆虫前所未有的“神经反射速度”!

三、空中王者的“逆天”表演

有了AI附体,这只仅重750毫克的机器虫彻底放飞自我了,它的表现只能用“逆天”来形容:

速度与激情:在复杂的“8”字形飞行中,它的最高时速飙到197厘米/秒,比之前最快的纪录提升了整整447%!相当于让一只猫跑出猎豹的速度。

空中芭蕾:它能完美复刻昆虫那种“走-停-转”的急停和锐角转弯动作(扫视运动),身体倾斜角度高达50度,姿态控制精准到厘米级。这哪里是飞行,这简直就是空中芭蕾!

金刚不坏:面对160厘米/秒 的强风(相当于蒲公英被吹散的级别),它稳如泰山。研究人员甚至故意输错33%的控制参数,它依然能从容完成任务。

十连空翻:最震撼的一幕,是在11秒内连续完成10次后空翻!期间甚至发生了电源线缠绕机身的意外,但它依然凭借强大的控制力摆脱干扰,继续翻转。

四、它能做什么?

这样一只强大的机器昆虫,绝不仅仅是一个炫技的玩具。它的出现,为许多领域打开了想象空间。

在不久的将来,成群的机器昆虫可以深入地震废墟的缝隙中进行搜救;可以飞入人类难以到达的区域进行环境监测。更令人兴奋的是,正如相关研究所提到的,它们有潜力执行机械辅助授粉,解决全球因蜂群数量下降而引发的农业危机。

当然,目前的它还拖着一根细细的“尾巴”——电源线。但这项研究最大的意义在于,它证明了通过高效的AI控制器,让机器昆虫实现机载计算和能源自主是完全可能的。摆脱束缚,只是时间问题。

也许在不远的未来,穿梭在花丛中的,除了蜜蜂,还有这些不知疲倦的机器精灵。微小身躯,蕴藏巨大可能。科技的想象力,永无边界!

参考文献:

Hsiao, Y. H., Tagliabue, A., Matteson, O., Kim, S., Zhao, T., How, J. P., & Chen, Y. (2025). Aerobatic maneuvers in insect-scale flapping-wing aerial robots via deep-learned robust tube model predictive control. arXiv preprint arXiv:2508.03043v1.

来源:徐德文科学频道

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