哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院、艺术与科学研究生院和Wyss生物启发工程研究所的研究生Elizabeth Farrell Helbling(19届博士)和博士后Noah T. Jafferis用相机捕捉到了这一时刻。

赫尔布林已经为这个项目工作了六年，他开始倒计时。

“三，二，一，开始。”

明亮的卤素灯打开，太阳能驱动的Robobee发射到空中。在那可怕的一秒钟里，这个仍然没有车载方向盘和控制系统的微型机器人向灯光倾斜。

镜头外，赫布林惊叫一声，切断了电源。机器蜜蜂被凯夫拉尔安全带套住，从空中坠落身亡。

“那真的离我很近，”赫布林说着，紧张地笑了起来。

“它上升了，”Jafferis在高速摄像机监视器上兴奋地回答，他也在这个项目上工作了大约六年。

哈佛大学的Robobee达到了它最新的重要里程碑——成为有史以来最轻的实现持续无系绳飞行的飞行器。

SEAS工程与应用科学查尔斯河教授、Wyss研究所核心教员、Robobee项目首席研究员Robert Wood说:“这是几十年的成果。”“为飞行提供动力有点像第22条军规，因为在小规模飞行本身效率低下的情况下，质量和功率之间的权衡变得极其困难。即使是最小的商用电池也比机器人重得多。我们已经制定了应对这一挑战的策略，包括提高车辆效率，创造极轻的电源电路，以及集成高效太阳能电池。”

中描述了该里程碑自然。

为了实现无系绳飞行，这款最新的Robobee经历了几项重要的改变，包括增加了第二对翅膀。

Jafferis说:“从两个机翼到四个机翼的变化，以及对致动器和传动比的不太明显的变化，使车辆更有效率，给了它更大的升力，并允许我们在不使用更多动力的情况下把我们需要的一切都放在车上。”

(由于增加了翅膀，这款机器蜜蜂也因此获得了“x翼”的绰号，取自《星球大战》中的四翼星际战斗机。)

在没有额外电力需求的情况下，这种额外的升力使研究人员能够切断电源线，将太阳能电池和电子面板连接到飞行器上，而电源线已经让Robobee捆绑了近十年。

这种太阳能电池是市面上最小的，每块重10毫克，当太阳达到最大强度时，每毫克的功率为0.76毫瓦。机器蜜蜂x翼需要大约三个地球太阳的能量才能飞行，这使得户外飞行目前无法实现。相反，研究人员在实验室里用卤素灯模拟了这种程度的阳光。

太阳能电池与蜜蜂下方的电子面板相连，该电子面板将太阳能电池阵列的低压信号转换为控制执行器所需的高压驱动信号。太阳能电池安装在机翼上方约3厘米处，以避免干扰。

总而言之，装有太阳能电池和电子设备的最后一辆车重259毫克(约为回形针的四分之一)，耗电量约为120毫瓦，比点亮一串LED圣诞灯的一个灯泡还少。

“当你在电影中看到工程技术时，如果有什么东西不好用，人们会在一两次攻击后突然就能工作了。真正的科学不是这样的，”Helbling说。“我们用各种方法解决了这个问题，最终实现了我们所做的。最后，这是非常令人兴奋的。”

研究人员将继续破解，旨在降低电源并增加机载控制，使机器蜜蜂能够在外面飞行。

伍德说:“在这个项目的整个生命周期中，我们陆续开发了解决挑战性问题的方案，比如如何在毫米尺度上制造复杂的设备，如何制造高性能的毫米尺度人造肌肉，生物灵感设计，新型传感器和飞行控制策略。”“现在电源解决方案正在出现，下一步是板载控制。除了这些机器人，我们很高兴这些基础技术正在其他领域得到应用，如微创手术设备、可穿戴传感器、辅助机器人和触觉通信设备——仅举几例。”

哈佛大学开发了一系列与毫米级器件制造工艺相关的知识产权(IP)。该IP以及相关技术可应用于微型机器人、医疗设备、消费电子产品和各种复杂的机电系统。哈佛大学技术发展办公室正在探索在这些领域产生商业影响的机会。

这项研究是由Michael Karpelson共同撰写的。它得到了国家科学基金会和海军研究办公室的支持。