他打造小型机器人，单一驱动器即可激发多种腿部摆动模式

近日，电子科技大学副教授吴一川和团队聚焦于无线软体微型机器人在发展过程中所面临的关键挑战，特别是在实现高机动性与强稳健性方面的难题，研发了一款重量仅约 1 克、长度 2 厘米的无线软体机器人。该机器人仅配备一个驱动器，但能够通过调整腿部摆动模式，实现多方向、可控的运动。

以往的无线微型机器人通常需要两个或更多驱动器，才能实现转向控制。相比之下，该团队通过引入叠加振动模态，使得单一驱动器即可激发出多种腿部摆动模式，从而赋予这款软体机器人出色的机动性能。

该团队的微型机器人在所有重量小于 1.5 克的无线微型机器人中，实现了最高的相对运动速度，以及此前只有多驱动器机器人才能达到的高机动性水平。更重要的是，这是首个在该尺度下即使被踩踏也仍可正常运行的无线机器人，展现出卓越的结构韧性和环境适应能力。

与此同时，本研究提出的一体化设计方案，通过单一驱动器配合简洁的结构与控制方式，实现了高灵活性、强可控性与高稳健性，为极简化驱动机制下的软体微型机器人设计提供了新思路。

该团队认为这款机器人在多个实际场景中都具有应用潜力，尤其是那些“人到不了”的狭小空间，例如：

• 灾后搜救：它可以钻进废墟、裂缝、瓦砾间，进行探测与定位。
• 管道巡检：适用于细微管道、地下缝隙、通风系统等不易到达的区域。
• 环境监测：可以搭载传感器，在森林、地下等复杂地形中采集数据。
• 仿生教育：其结构与运动设计具有较好的仿生教学和科普意义。

目前，该团队也在考虑将该平台进一步小型化、智能化，计划通过集成摄像头模块提升其实用性。

据了解，吴一川出生在四川省自贡市富顺县，从小就对动手和观察自然充满兴趣，对昆虫行为尤其着迷，尤其是它们如何在复杂地形中快速穿行、翻身、跳跃甚至飞行。这种兴趣，慢慢演变成了吴一川现在所研究的方向——昆虫尺度仿生机器人。

“电子科技大学机械与电气工程学院具有扎实的机器人研究基础，也高度重视仿生机器人的交叉研究，为我提供了良好的科研土壤。学校坐落于成都这样一个科技与创新氛围浓厚的城市，有利于推动技术落地。”他表示。因此，在博士毕业之后，吴一川选择回到家乡继续研究，希望能把自己对自然的理解、对技术的热爱，转化为面向现实问题的解决方案，比如灾后搜救、狭小空间探测等实际需求。

据介绍，在本次研究中他和团队希望制造一种尺寸小、重量轻、结构简洁、运动能力强的微型机器人，能够灵活穿越狭小复杂空间，并具备良好的环境适应性。

但实际上，实现这一目标面临多重挑战：首先，微型机器人“无线+可控”很难。1 克级别的机器人，既要集成电池、电路，还要完成多方向运动轨迹控制。大多数已有方案依赖多驱动器，但这会带来重量增加、控制复杂等问题。其次，微型机器人环境适应性差。传统机器人在被冲击或跌落后容易失效，很难胜任高风险场景，比如灾区瓦砾缝隙、地下管道等区域的探索任务。

于是，该团队提出：是否能用只用一个驱动器，实现多种运动轨迹的控制？是否能通过结构与材料设计，让机器人“踩不死”？本次研究正是围绕这两个核心问题开展的。

与此同时，该团队这项工作的灵感其实很“自然”——就是来自昆虫。比如蟑螂，它能在狭窄空间里快速穿行、从高处跌落也不会坏，他们不禁联想到：如果机器人也能学会这些本事，是不是能帮人类去做更多危险和困难，但有意义的事情？吴一川一直相信，大自然是最好的老师。如果该团队能从自然中汲取灵感，再用技术一点点去“模仿”和“进化”这些能力，就有可能做出一些真正有趣、也有意义的科研成果。

而在研究中，最让该团队印象深刻的是第一次拍到机器人“被踩还活着”的那一刻。当时，他们把机器人放在实验台上，用直尺拍、用脚踩，它被压扁了，但只要外力一松开，它居然很快自己恢复了形状，还能接着跑！此外，他们意外发现，机器人居然能在“头朝下”的状态下依然实现轨迹控制。相比以往需外接引线的微型机器人，本研究提出的是首个在该尺度下实现系统集成、可无线操控并能承受如此强烈冲击的微型机器人平台。

未来，该团队希望做以下几个方面的推进：首先，实现更多运动模态，比如加入跳跃、滑翔、飞行能力，提升机器人在不规则地形中的适应性；其次，实现能量优化，目前续航能力较弱，该团队计划采用能量回收、无线供能、轻质高效电源等策略延长工作时间；最后，实现群体协作，为此他们拟开发多个“电子蟑螂”形成集群系统，希望它们未来能像蚂蚁一样协作，完成探索、搬运、建构等任务。“总之，我们希望这不只是一个‘灵活的单兵’，而是一个‘能协作的团队’。”吴一川告诉 DeepTech。

目前，吴一川个人尚未参与创业，但正在考虑将实验室的部分技术与产业应用相结合。该团队希望在未来能形成一个以“昆虫尺度仿生机器人”为特色的科技创业团队，将成果推广到教育、安防、巡检等领域。

“希望在未来这只‘小强’不仅停留在实验室里，还能走进现实生活的角落，去完成那些传统方法难以胜任的任务，成为该团队的‘微型助手’。”吴一川最后表示。

参考资料：

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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