2015年1月18日-1月22日，IEEE第28届国际微机电系统会议（International Conference on Micro Electro Mechanical Systems，简称MEMS 2015）在葡萄牙Estoril举行。在会议开幕的当天上午，我院闫晓军教授做了题为《Self-Lifting Artificial Insect Wings via Electrostatic Flapping Actuators》的大会报告（作者：Xiaojun Yan, Mingjing Qi, Linwei Lin），介绍了我校与加州大学Berkeley分校合作研制的微扑翼静电驱动器（图1）。该驱动器采用直流电压作为输入，驱动蜜蜂翅膀产生与昆虫非常相似的扑翼运动，产生的升力能够克服扑翼结构的自身重力，实现了其在导轨上的向上飞行。
图1 闫晓军做大会报告
随着MEMS技术的发展，人类研制昆虫大小微型飞行器的梦想越来越接近现实。微扑翼驱动器作为此类飞行器的“心脏”，是研制过程中的难点。从工作原理上来看，静电驱动具有高频率、低功耗且易于微型化的优势；然而，若在微扑翼驱动中采用目前传统的静电驱动器，则不仅需要复杂的电路结构产生交流电来驱动，而且驱动电压不能超过一个临界值（正负极会接触产生短路），因此驱动效率较低，很难产生有效升力。
为解决上述问题，北航与加州大学Berkeley分校合作，提出了一种新结构形式的微扑翼静电驱动器。该驱动器基于航空领域机翼或者叶片的“颤振”原理，采用直流电源作为输入，将电能转换为机械能，使金属微梁在静电场中产生大幅的自激振动，继而带动翅膀实现仿生扑动（图2）。与以往的微扑翼驱动器相比，该装置在工作原理上更接近昆虫飞行肌肉的“自激”振动，在驱动效率和微型化方面也很有优势。在后续研究中，北航将主要负责驱动器的结构和气动优化设计，加州大学主要负责MEMS相关研究，以便进一步优化驱动器结构，提高驱动器的输出升力，最终实现飞行器的自主飞行。
IEEE的 MEMS年会是国际微／纳米系统领域最具影响的顶尖学术会议，从1988年至今已举办28届。来自世界各地26个国家和区域的550余名微/纳米系统领域的专家学者、研究生参加了今年的会议。此次大会共收到719篇投稿论文，其中国内有8篇论文被录用为大会报告。
图2 微扑翼静电驱动器结构示意及扑动照片
