洛桑联邦理工学院（EPFL）利用3D打印技术制造出仅靠声波就能飞行的微型无人机

瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) MICROBS 实验室的工程师们利用 3D 打印技术制造出能够将声波转化为推力的空腔。这些空腔为微型船和超轻型无人机提供动力，这些无人机无需任何机载执行器或电子设备。其中一款微型飞行器仅重 150 微克。

图片来源：洛桑联邦理工学院

特定频率的声波会使这些空腔内的空气振荡，并将其以集中射流的形式喷射出来。流入的空气则较为分散，这种不平衡产生了推进力。“我们没有用声波推动装置，而是制造了声学谐振器，通过调谐特定频率的声波来产生定向推力和可控运动，”实验室负责人塞尔曼·萨卡尔说道。“我们的研究表明，将一个设计巧妙的简单机械部件转化为机器人是完全可行的。”

MICROBS实验室的声波动力船。（图片来源：洛桑联邦理工学院）

研究人员制造了厘米级的微型船，船上配备多达三个谐振腔，每个谐振腔都调谐到不同的可听频率，并被放置在特定位置以朝特定方向推动。改变扬声器的频率可以有选择地激活这些谐振腔，从而移动微型船、引导它们绕过障碍物，并对其进行编程以实现自主导航。

研究团队利用3D纳米打印技术，制造出一种微型飞行器，其聚合物结构中集成了三个微小的空腔。这些飞行器利用人耳听不到的超声波频率飞行。其中一款仅重150微克的微型飞行器能够像火箭一样产生直接的向上推力。另一款则将这些空腔与微型叶片相结合，叶片以高达每分钟13000转的速度旋转，从而产生类似直升机的空气动力升力。

MICROBS实验室的微型飞行器。（图片来源：EPFL）

这种声驱动腔体可由常见的3D打印塑料、橡胶状聚合物和玻璃制成。“我们的概念可以进一步小型化，从而实现突破机器人和航空航天领域界限的先进设计，”论文第一作者、MICROBS实验室博士生黄俊善（Junsun Hwang）表示。萨卡尔（Sakar）说，可以将多个声响应结构集成到一个柔性器件中，每个结构对不同的频率做出反应。“这将使器件的特定部分能够移动、弯曲或振动，从而有可能制造出能够根据声音改变形状的空气动力学机器人装置，”他说道。

来源：actu.epfl.ch