无需电机、齿轮,科学家制造出完全由声波驱动的微型无人机和船只

发布时间:2026-08-17 22:51

  瑞士洛桑联邦理工学院微型生物机器人系统实验室的研究人员开发出一种利用声音驱动微型机器人的新方法。他们制造的微型船和飞行器通过 3D 打印腔体

  这项研究成果登上了

  推进机构本身就是装置结构的一部分。传统声悬浮通常从外部利用声波推动物体,EPFL 的方案则让装置吸收声能后自行产生运动。MICROBS 实验室负责人塞尔曼 · 萨卡尔表示:“我们的研究证明,一个设计巧妙的简单机械部件也可以转变为机器人材料。”

  原理类似于对着瓶口吹气。瓶内空气会在特定频率下发生振动并产生声音,研究人员则通过设计腔体,把这种振动进一步转化为具有明确方向的气流,以产生推力。

  研究团队使用3D 打印塑料、类橡胶聚合物和玻璃等材料制造共振器。整个系统没有电机,也不需要其他活动机械零件,因此尺寸可以进一步缩小。

  研究人员首先在微型船上进行了演示,每艘船最多安装 3 个共振器。不同腔体分别响应不同的可听频率,并负责推动船只向不同方向移动。只要改变扬声器发出的声音频率,就可以单独激活相应腔体,控制船只前进和绕过障碍物。

  研究团队还让微型船实现了自主导航。随后,研究人员利用 3D 纳米打印制造出微型飞行器。飞行器使用超声波频率工作,因此推进产生的声音人耳无法听见。

  其中一种飞行器仅重 150 微克,通过 3 个腔体产生向下推力,并像火箭一样从表面升起。另一种采用 3 片围绕中心排列的叶片,每片叶片都装有共振器,遇到对应频率后便会产生推力。叶片转速最高达到 13000rpm,产生的升力足以让整个装置像微型直升机一样悬停。

  现阶段的实验规模仍然很小,微型飞行器升高不到 5mm,实验用船也非常轻。不过,实验已经证明,共振腔体确实能够充当微型机器人的推进系统。

  EPFL 的方案与 xMEMS 芯片风扇一类超声波散热技术并不相同。后者依靠压电薄膜推动空气,EPFL 的推进方式主要取决于腔体自身的形状,以及腔体对特定声音频率的响应。

  据了解,论文第一

  萨卡尔称,未来可以在一个装置中加入多个分别响应不同频率的共振器,这样就能控制装置的特定部分移动、弯曲或振动,并可能进一步制造出能够根据声音改变形状的气动机器人。

  特别

  “男子结婚8年3孩均非亲生”案今日开庭;男方:说出孩子生父可以不要赔偿,自己母亲希望留一个抚养

  四川巴中警方发布认领公告:谁的3999.577万元资金,快来认领!警方:系涉案资金,正寻合法主人

  离谱!潮州一工厂单方面降计件工价,无法接受降薪的员工,要在通知发布5天内办理离职;逾期辞职扣5000元

排行

精选