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瑞士科学家近期在微型机器人领域取得了一项突破性进展。据发表在《科学进展》杂志上的最新研究显示，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）微生物机器人系统实验室（MICROBS Lab）的研究人员成功研发出完全由声音驱动的微型无人机和微型船只。这些微小设备通过3D打印的共振腔体对特定频率做出反应，无需依赖任何电机、齿轮或磁性部件即可产生推力，为驱动极微小的机器人提供了一种更轻便、更简单的全新方式。
这项技术的原理主要依赖于声学共振，类似于人们向空瓶口吹气时产生声音的现象。当特定频率的声波进入中空腔体时，内部的空气会发生强烈振动。随后，该腔体将部分空气通过开口引导出去，从而形成微小的喷射气流来推动设备前进。与以往利用外部声波推开物体的声学悬浮实验不同，EPFL研发的设备能够利用声能自主产生运动。该实验室主任塞尔曼·萨卡尔（Selman Sakar）表示，这项工作展示了将设计精巧的简单机械部件转化为机器人实体的可行性。
研究团队利用3D打印塑料、橡胶类聚合物和玻璃等材料制作了这些共振器。由于系统不需要任何移动的机械部件，因此可以将尺寸控制得极其微小。在具体的演示实验中，研究人员在极其轻盈的微型小船上安装了多达三个共振器，每个腔体都能对不同的可听声频产生响应，并被安置在特定位置以控制船只向不同方向移动。通过改变扬声器发出的声音频率，团队能够激活单个腔体，不仅可以驱动和引导小船灵活绕过障碍物，还能对其进行编程以实现自主导航。
随后，团队进一步使用3D纳米打印技术制造了微型飞行器。这些飞行器在超声波频率下运行，因此其推进过程中产生的声音人类是无法听到的。其中一款重仅150微克的飞行器利用三个腔体产生向下的推力，能像火箭一样从表面升起；另一款设计则采用了围绕中心点排列的三个旋翼叶片，每个叶片都包含一个在特定频率下能产生推力的共振器。实验中，这些叶片的旋转速度最高可达每分钟13000转，产生了足够的升力让设备像微型直升机一样实现悬停。
尽管目前的演示效果仍存在一定的局限性，例如微型飞行器的爬升高度不足5毫米，参与测试的小船重量也极轻，但这些实验充分证明了共振腔体完全可以作为微小机器人设备的推进系统。与使用压电薄膜移动空气的超声波冷却系统不同，EPFL的这项新技术完全依赖于腔体的物理形状及其对特定声频的响应机制。
该研究的第一作者、MICROBS实验室的博士生黄俊宣（Junsun Hwang）指出，这一概念能够兼容进一步的微型化，将有助于实现推动机器人和航空学边界的高级设备设计。萨卡尔也对未来做出了展望，他表示未来的设备可能会包含多个对独立频率产生响应的共振器。这将允许设备的特定部位进行移动、弯曲或振动，从而有望开发出能根据声音指令随时改变形状的空气动力学机器人设备。
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