重约1克、身长仅2厘米，却能在一秒内原地转弯280度，以每秒9.6厘米的速度灵活移动……这个形似蟑螂的小巧装置，其实是一款高度仿生的微型机器人。它不仅动作敏捷，更具出色的环境适应能力，从高处跌落即使“肚皮”朝天，无需翻身即可继续爬行；受到约120斤外力踩压时，还能收缩“四肢”以自我保护，待压力移除后恢复行动，展现出如原型“小强”般强大的韧性。

　　近日，记者在电子科技大学机械与电气工程学院副教授吴一川的实验室中，见到了这款兼具高机动性与强稳健性的“电子蟑螂”。相关研究成果已于今年7月发表于《自然-通讯》上。

　　这款机器人究竟有何亮点能登上国际权威期刊？未来又可能应用于哪些场景？

跑起来的“四方桌”

仅1个执行器控制行动轨迹

　　从外观上看，“电子蟑螂”机器人更像一张微型的“四方桌”。其核心在于“桌面”——一片由柔性压电材料（PVDF）制成的驱动器，它充当了机器人的“人工肌肉”，负责调控所有行动。

　　在这片薄薄的“人工肌肉”之下，集成了电池、控制电路与传感器等关键部件，它们通过直径仅头发丝四分之一的细线与之相连。只需通过手机蓝牙向电路板发送指令，便能远程操控它。

　　据吴一川介绍，整个机器人最大的创新亮点，正是这片经过巧妙设计的“人工肌肉”。与依赖复杂机械结构的大型机器人不同，这款微型机器人的控制开辟了一条全新路径。“它仅用1个执行器，通过调节不同频率，就能灵活控制4条‘腿’末端的运动轨迹，包括其形状、方向与倾斜角度。”吴一川表示，“这实现了以往通常需要多个驱动器才能完成的复杂运动，从而显著缩小了体积、减轻了重量，展现出高度的系统集成度和可控性。”

　　在展示的原理视频中，记者看到，这片薄薄的“肌肉”在通电后被激活，开始活动，但初期的运动轨迹杂乱无章。随后，研究人员为其前后加装上“腿”，运动便立刻有了大致的方位。

　　从博士阶段起，吴一川便专注于微型机器人的研究。他在发现材料的运动特性后，逐步摸索其规律，进而为其装上“腿”、动力电池和控制电路，不断调试优

　　化，最终让这款微型机器人的雏形得以诞生。

　　实验结果也未让人失望。结果显示这款无线微型机器人，在同类型微型机器人中展现出领先的运动性能。

探索背后原理

未来微型机器人向能跳能飞发展

　　一个执行器为何能精确控制四条“腿”的复杂运动轨迹？为了揭示其中的机制原理，吴一川自2023年起展开了深入探索。

　　团队投入大量精力，通过反复实验与数据积累，逐步捕捉到机器人运动中的规律。借助每秒可拍摄4000张图像的高速摄像机，细致记录下机器人在不同振动频率下的运动状态，并据此持续优化其机械结构。

　　“我们通过实验发现，绞丝形的腿结构能实现更灵活的控制效果。”吴一川介绍，随着机器人前进、后退、转弯等各类运动数据的不断积累，团队逐步从现象中提炼出共性规律，并推导出精准控制腿部运动轨迹的理论基础。

　　“这是多振动模态现象，在生活中很常见。”吴一川解释，就像两个人各执绳子一端轻轻甩动，绳子会呈现出一条平滑的弧线，这是最简单的振动形态；而当甩动频率加快，绳子上就会出现多个波峰与波谷，形成更复杂的高阶振动模式。

　　2024年底，随着理论框架的成熟，“电子蟑螂”机器人3.0版也顺利问世。得益于极轻的整体重量，这款机器人还展现出两栖活动能力。在水面上，它的“腿”可充当“船桨”，虽因流体阻力而速度略减，但仍能依靠不同频率的驱动实现可控滑行。

　　凭借其小巧、灵活的特性，该机器人在灾害搜救、管道检测、狭小空间作业等领域显示出广泛的应用潜力。然而，要实现真正的场景落地，仍须突破电池续航、自主智能等关键技术瓶颈。

　　吴一川透露，团队正从跳蚤、蝴蝶、沙漠蛇等生物的运动中汲取灵感，致力于开发能跳、能飞、能自适应走位的下一代微型机器人。“希望这些机器人未来能走出实验室，真正服务于生活工作。”