受到种子传播启发 科学家开发毫米级飞行机器人
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由美国西北大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科的John A. Rogers教授领导的
团队，提出一种可以像植物种子一样乘风而行的微芯片，是人类有史以来尺寸最小的飞行
装置。研究于2021年9月22日发表于《自然》科学期刊。
这些受生物启发的飞行机器人约沙粒般大，具有广泛用途，像是监测空气污染、追踪疾病
的传播或收集科学资料；由生物可分解材料组成，当降落或掉落后可重新被环境吸收，以
防止造成污染。
Rogers教授表示，自然界中的植物和树木透过独特和创新的方式，利用风和气流等被动的
手段，以种子传递生物的遗传物质。目前，正在研究自然界创新的种子传播（seed
dispersal）技术，从蒲公英式的降落伞，到爪哇黄瓜（Javan cucumber）使用的滑翔式
，再到槐树（jacaranda tree）的扑翼和分旋式。但这项研究特别关注枫树或木质藤蔓的
旋转直升机式种子的传播技术。
从树上掉下来的种子，透过在风中旋转动作以最大限度延长它们在空中的时间，从而提高
它们从母体植物飞行的能力。Rogers教授团队透过对三翼三叶草（three-winged
tristellateia）直升机型种子的飞行动力学和受控旋转进行模拟，来模仿这种巧妙的设
计，打造微小的人工转子（artificial rotors）。
研究人员将飞行机器人缩小到毫米级，比天然种子小，但仍然足以搭配微型仪器、电脑晶
片、电源和其他零件。团队还对更小的概念装置进行实验，但在超过毫米级后情况变得难
以掌控。当研究团队把尺寸减小到约一毫米以下时，空气动力学就开始崩溃。若低于该尺
度以下，所有看起来和落下时都像一个球体，没有流动驱动的旋转动作，直升机设计的所
有优势在一定的长度大小以下开始消失。
体积缩小之外，研究团队还测试将飞行机器人搭配不同功能的有效载荷，例如可以与智慧
手机进行无线通讯的天线，或者可以监测pH值、水质或太阳波长的环境传感器。
尽管这些设备有许多潜在的应用，但最热门的可能部署在疾病嗅探蜂群（
disease-sniffing swarm），它可以标出流行病和大流行病的早期预警信号，或在发展过
程中进行追踪。研究团队认为，未来可以使用飞行装置监测生物危害，如病原体、气胶等
。目前这都只是概念，还没有通过验证，但是如果开始考虑增加传感能力的潜力，病原体
监测很有机会被实现，团队也正在探索类似想法。
这类型飞行机器人只是临时性的，为了满足特定需求的装置，不是永久性的监测器，根据
研究团队目前的设想，在监测一段时间后，装置就会分解消失，使用者必须重新部署。