近日，電子科技大學副教授吳一川和團隊聚焦于無線軟體微型機器人在發(fā)展過程中所面臨的關鍵挑戰(zhàn)，特別是在實現(xiàn)高機動性與強穩(wěn)健性方面的難題，研發(fā)了一款重量僅約 1 克、長度 2 厘米的無線軟體機器人。該機器人僅配備一個驅動器，但能夠通過調整腿部擺動模式，實現(xiàn)多方向、可控的運動。

（來源：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61810-1）

以往的無線微型機器人通常需要兩個或更多驅動器，才能實現(xiàn)轉向控制。相比之下，該團隊通過引入疊加振動模態(tài)，使得單一驅動器即可激發(fā)出多種腿部擺動模式，從而賦予這款軟體機器人出色的機動性能。

該團隊的微型機器人在所有重量小于 1.5 克的無線微型機器人中，實現(xiàn)了最高的相對運動速度，以及此前只有多驅動器機器人才能達到的高機動性水平。更重要的是，這是首個在該尺度下即使被踩踏也仍可正常運行的無線機器人，展現(xiàn)出卓越的結構韌性和環(huán)境適應能力。

與此同時，本研究提出的一體化設計方案，通過單一驅動器配合簡潔的結構與控制方式，實現(xiàn)了高靈活性、強可控性與高穩(wěn)健性，為極簡化驅動機制下的軟體微型機器人設計提供了新思路。

該團隊認為這款機器人在多個實際場景中都具有應用潛力，尤其是那些“人到不了”的狹小空間，例如：

• 災后搜救：它可以鉆進廢墟、裂縫、瓦礫間，進行探測與定位。
• 管道巡檢：適用于細微管道、地下縫隙、通風系統(tǒng)等不易到達的區(qū)域。
• 環(huán)境監(jiān)測：可以搭載傳感器，在森林、地下等復雜地形中采集數(shù)據(jù)。
• 仿生教育：其結構與運動設計具有較好的仿生教學和科普意義。

目前，該團隊也在考慮將該平臺進一步小型化、智能化，計劃通過集成攝像頭模塊提升其實用性。

圖 | 相關論文（來源：https://doi.org/10.1038/s41467-025-6181

據(jù)了解，吳一川出生在四川省自貢市富順縣，從小就對動手和觀察自然充滿興趣，對昆蟲行為尤其著迷，尤其是它們如何在復雜地形中快速穿行、翻身、跳躍甚至飛行。這種興趣，慢慢演變成了吳一川現(xiàn)在所研究的方向——昆蟲尺度仿生機器人。

“電子科技大學機械與電氣工程學院具有扎實的機器人研究基礎，也高度重視仿生機器人的交叉研究，為我提供了良好的科研土壤。學校坐落于成都這樣一個科技與創(chuàng)新氛圍濃厚的城市，有利于推動技術落地?！彼硎尽Ｒ虼?，在博士畢業(yè)之后，吳一川選擇回到家鄉(xiāng)繼續(xù)研究，希望能把自己對自然的理解、對技術的熱愛，轉化為面向現(xiàn)實問題的解決方案，比如災后搜救、狹小空間探測等實際需求。

圖 | 吳一川（來源：吳一川）

據(jù)介紹，在本次研究中他和團隊希望制造一種尺寸小、重量輕、結構簡潔、運動能力強的微型機器人，能夠靈活穿越狹小復雜空間，并具備良好的環(huán)境適應性。

但實際上，實現(xiàn)這一目標面臨多重挑戰(zhàn)：首先，微型機器人“無線+可控”很難。1 克級別的機器人，既要集成電池、電路，還要完成多方向運動軌跡控制。大多數(shù)已有方案依賴多驅動器，但這會帶來重量增加、控制復雜等問題。其次，微型機器人環(huán)境適應性差。傳統(tǒng)機器人在被沖擊或跌落后容易失效，很難勝任高風險場景，比如災區(qū)瓦礫縫隙、地下管道等區(qū)域的探索任務。

于是，該團隊提出：是否能用只用一個驅動器，實現(xiàn)多種運動軌跡的控制？是否能通過結構與材料設計，讓機器人“踩不死”？本次研究正是圍繞這兩個核心問題開展的。

與此同時，該團隊這項工作的靈感其實很“自然”——就是來自昆蟲。比如蟑螂，它能在狹窄空間里快速穿行、從高處跌落也不會壞，他們不禁聯(lián)想到：如果機器人也能學會這些本事，是不是能幫人類去做更多危險和困難，但有意義的事情？吳一川一直相信，大自然是最好的老師。如果該團隊能從自然中汲取靈感，再用技術一點點去“模仿”和“進化”這些能力，就有可能做出一些真正有趣、也有意義的科研成果。

而在研究中，最讓該團隊印象深刻的是第一次拍到機器人“被踩還活著”的那一刻。當時，他們把機器人放在實驗臺上，用直尺拍、用腳踩，它被壓扁了，但只要外力一松開，它居然很快自己恢復了形狀，還能接著跑！此外，他們意外發(fā)現(xiàn)，機器人居然能在“頭朝下”的狀態(tài)下依然實現(xiàn)軌跡控制。相比以往需外接引線的微型機器人，本研究提出的是首個在該尺度下實現(xiàn)系統(tǒng)集成、可無線操控并能承受如此強烈沖擊的微型機器人平臺。

（來源：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61810-1）

未來，該團隊希望做以下幾個方面的推進：首先，實現(xiàn)更多運動模態(tài)，比如加入跳躍、滑翔、飛行能力，提升機器人在不規(guī)則地形中的適應性；其次，實現(xiàn)能量優(yōu)化，目前續(xù)航能力較弱，該團隊計劃采用能量回收、無線供能、輕質高效電源等策略延長工作時間；最后，實現(xiàn)群體協(xié)作，為此他們擬開發(fā)多個“電子蟑螂”形成集群系統(tǒng)，希望它們未來能像螞蟻一樣協(xié)作，完成探索、搬運、建構等任務?！翱傊?，我們希望這不只是一個‘靈活的單兵’，而是一個‘能協(xié)作的團隊’?！眳且淮ǜ嬖V DeepTech。

目前，吳一川個人尚未參與創(chuàng)業(yè)，但正在考慮將實驗室的部分技術與產業(yè)應用相結合。該團隊希望在未來能形成一個以“昆蟲尺度仿生機器人”為特色的科技創(chuàng)業(yè)團隊，將成果推廣到教育、安防、巡檢等領域。

“希望在未來這只‘小強’不僅停留在實驗室里，還能走進現(xiàn)實生活的角落，去完成那些傳統(tǒng)方法難以勝任的任務，成為該團隊的‘微型助手’?！眳且淮ㄗ詈蟊硎尽?/p>

參考資料：

Wu, Y., Cao, L., Lu, G. et al. Untethered soft microrobot driven by a single actuator for agile navigations.Nat Commun16, 6842 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-61810-1

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