近幾十年來，科學(xué)家們一直嘗試研發(fā)一種可以像昆蟲一樣飛行并且體積很小的機(jī)器人，這些機(jī)器人可以用于狹小空間內(nèi)或者惡劣的環(huán)境中完成的搜救、生物研究、人工授粉等工作，但一直受困于合適的材料以及微型的控制器等因素，研發(fā)人員們?nèi)栽诓粩嗟貙ふ腋m合的設(shè)計(jì)方法。

　　Bee ++原型機(jī)擁有四個(gè)由碳纖維和聚脂薄膜制成的機(jī)翼以及四個(gè)控制每個(gè)機(jī)翼的輕型驅(qū)動(dòng)器，是第一個(gè)能夠在各個(gè)方向穩(wěn)定飛行的原型機(jī)，包括被稱為偏航的棘手扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，Bee ++完全實(shí)現(xiàn)了典型飛行昆蟲所顯示的六度自由運(yùn)動(dòng)。

　　研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于李雅普諾夫的非線性控制架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)位置和姿態(tài)調(diào)節(jié)和跟蹤的方法，控制算法可以通過獨(dú)立改變Bee++四個(gè)撲動(dòng)翅膀的振幅來同時(shí)穩(wěn)定位置和姿態(tài)，目前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了在昆蟲規(guī)模飛行期間對(duì)DOF信號(hào)的持續(xù)和穩(wěn)健的高性能跟蹤，這是一個(gè)在撲翼微型機(jī)器人領(lǐng)域中長(zhǎng)期存在的控制問題。

　　Bee++的重量為95毫克，翼展為33毫米，雖然科學(xué)家們努力地把機(jī)器人做的更小巧，但目前仍比蜜蜂大一些，目前該機(jī)器人的續(xù)航僅僅有5分鐘，需要依賴電纜供電來維持機(jī)器人的運(yùn)行，未來仍需著重攻克續(xù)航的問題。

　　起初，該研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的是一種雙翼的蜜蜂機(jī)器人，但這個(gè)機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性能十分受限。早在2019年的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)制造并試飛成功了一個(gè)四翼機(jī)器人，該機(jī)器人在測(cè)試俯仰和滾動(dòng)等機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)候的表現(xiàn)并不優(yōu)秀，研究人員需要讓前翼以與后翼不同的方式拍打以進(jìn)行俯仰，并使右翼以與左翼不同的方式拍打以進(jìn)行滾動(dòng)，從而產(chǎn)生使機(jī)器人旋轉(zhuǎn)的扭矩。

　　據(jù)團(tuán)隊(duì)研究員介紹，能夠控制飛行機(jī)器人的偏航運(yùn)動(dòng)是成功研發(fā)飛行機(jī)器人的關(guān)鍵，他可以使機(jī)器人在出現(xiàn)動(dòng)作偏離的狀態(tài)下修正機(jī)器人的飛行姿態(tài)，保證機(jī)器人有足夠的空中穩(wěn)定性，并且提高偏航運(yùn)動(dòng)的能力可以讓機(jī)器人更加準(zhǔn)確地進(jìn)行規(guī)避機(jī)動(dòng)或跟蹤物體。

　　為了機(jī)器人可以在空中做出旋轉(zhuǎn)等機(jī)動(dòng)動(dòng)作，研究人員們參考了昆蟲的拍打翅膀的方法，將機(jī)器人的翅膀移動(dòng)，使它們?cè)谝粋€(gè)傾斜的平面內(nèi)高頻拍打，從原先的每秒100次增加到160次，初步達(dá)到了研究團(tuán)隊(duì)的預(yù)期效果。

　　華盛頓州立大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院副教授Néstor O. Pérez-Arancibia 是這個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者，他表示：“多年來，人們對(duì)如何控制偏航有理論上的想法，但這個(gè)問題非常難解決，由于驅(qū)動(dòng)限制，目前還沒有人能夠穩(wěn)定運(yùn)行它，已有的一些解決方案主要是針對(duì)機(jī)器人的物理設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，我們的方法是發(fā)明一種像昆蟲大腦一樣的新型控制器，它可以告訴機(jī)器人需要做什么。”