国産ミツバチ型飛行体が登場！圧電セラミックスが飛行駆動の切り札に

国防科技大学の研究チームが開発した第 3 世代昆虫サイズマイクロ飛行体「機械小虫」，は、寸法と重量がミツバチに近く、空中で安定してホバリングし落下しない。瓦礫の隙間に潜り込めるほど小型で、衝突で横転しても体を反転させて再び飛び立つことができる。

本昆虫型羽ばたき式マイクロ飛行体はサイズがミリメートル級、重量がミリグラム級でありながら、昆虫のように高速離陸や機敏な進路変更を実現可能で、今後の航空宇宙スマート装備、緊急救助、生態観測分野における革新的プラットフォームと見なされています。

実のところ、昆虫サイズ羽ばたき型マイクロ飛行体の開発は長らく 3 つの核心的課題に阻まれ、業界では難関中の難題と認識されてきた。1、伝動機構が複雑：従来の圧電駆動式マイクロ飛行体は変位拡大のため複雑なリンク伝動機構を必要とする。マイクロメートル級の部品組立は刺しゅう作業よりも困難で、コストが高止まりする；2、飛行安定性の欠如：制御なしの状態では飛行体が横転・転倒しやすく、安定ホバリング時間は 2 秒に満たない。離陸直後に墜落するため実用性がほぼない；3、寸法の固定化：既存の飛行体は寸法が固定されており、異なる現場に適合させるには再設計・再加工・再組立が必須で、開発期間が長く製造コストも高額となる。

国防科技大学マイクロナノロボット研究チームは 6 年間をかけ、昆虫サイズ羽ばたき型マイクロ飛行体の技術難関を突破した。独自の「圧電直駆動技術」を世界で初めて開発し、圧電セラミックスのみで翼を直接駆動し、伝動機構を完全に廃止した。 構造は 90％簡素化、製造コストは 60％削減を実現。試作機の重量はわずか 160 ミリグラムでゴマ粒 2 つ分程度だが、離陸速度は毎秒 1 メートルに達し、世界的に見ても最速クラスのミリグラム級飛行体の一つとなっている。

飛行時の不安定性の課題に対し、研究チームは飛行体上部に円筒型空気ダンパーを搭載した。この小型デバイスは空気抵抗を利用し、飛行体が傾いた際に自動的に復元モーメントを発生させる。 その結果、完全無制御の状態で 15 秒以上安定してホバリングすることが可能となり、国際的にトップクラスの性能を達成した。人が叩いて傾けたり風で転倒したりしても、1 秒以内に姿勢を戻し再飛行できる。

並行してチームは可変翼幅技術を開発し、各種サイズの「小型飛行虫」シリーズを製作した。そのうち最軽量機は重量わずか 55mg、翼幅 28mm で、現在世界で最も小型・軽量な同種飛行体となっている。

一連の研究成果を基に、研究チームは第 3 世代昆虫サイズマイクロ飛行体の開発に成功した。現在、同飛行体は室内無制御飛行、外乱耐性、姿勢回復など複数の試験を完了し、安定かつ信頼性の高い性能を示している。 今後チームは飛行体にマイクロセンサー、小型電源モジュールを搭載し、狭空間での救助捜索、災害後状況調査、精密環境モニタリング、生態系受粉補助など実用現場への応用を進める。 関連研究成果は相次いで『Chinese Journal of Aeronautics』、『Research』、『Microsystems & Nanoengineering』に発表された。

出典：中国科学報

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2026/4/563561.shtm