大多数飞行器都以其活动部件为特征：螺旋桨、旋翼、扑动机翼。而本周《自然·通讯》所描述的这台机器人一样也没有。它重36.7 mg，推力来自离子风，即高压使电极周围空气电离后产生的带电空气分子流。它没有机械致动器，没有轴承，没有齿轮，推进系统无声且为固态。在有系绳的测试中，它在闭环控制下保持自身姿态悬停了一小时，且剩余推力足以携带传感器。
离子风推进又称电流体动力推力，其原理很简单：高压下的尖端电极使附近的空气分子电离，这些带电分子向第二个电极加速运动，并带动中性空气一同移动。由此产生的气流便是推力。这一现象已为人所知一个世纪，曾驱动过小型固定翼飞机，但将其应用于昆虫尺度的机器人则是另一回事。两大障碍横亘在前：推力太弱，无法托起实用的载荷；以及在这种极轻而柔韧的结构上实现多自由度飞行控制几乎不可能。
由南京邮电大学的李伟领导、成员分布于南京、杭州、武汉和佛蒙特大学的团队解决了这两个问题。关键在于一种受折纸启发的制造方法：用层状金属-聚合物复合材料制成机器人，将其折叠成几乎不占重量却能保持形状的刚性机身。这一设计将结构、电极和传感器的功能分置于各折叠层中，整台机器人可以快速、廉价地组装，成本按作者的说法低到可作一次性使用。
数据体现了控制上的突破。在惯性测量单元向闭环控制器提供数据的条件下，与开环运行相比，机器人俯仰角均方根误差降低了83%，横滚角均方根误差降低了89%。它能维持稳定悬停，在飞行中修正姿态，并可搭载包括高保真图像传感器和用于应变测量的光纤布拉格光栅传感器在内的载荷，同时执行预编程任务。5:1的推重比对如此小的机器人来说异常之高，正是它使搭载载荷成为可能。
这项工作的意义关乎机器人技术的尺度，而非某台单一的机器。一台重量不足一克、没有活动部件、制造成本低到可以丢弃的机器人，是集群部署的候选对象：数十台乃至数百台被投放到倒塌的建筑物、受损的工厂或危险环境中，测绘空间、识别材料并转发信息。作者将这项工作定位为自主微型机器人集群飞行的一种实现途径，潜在应用包括受限空间监视、灾害救援和危险环境勘探。
离子风的物理特性赋予这一设计非同寻常的稳健性。由于没有活动部件，传统意义上的磨损、卡滞或断裂都无从谈起，而且这种推进方式在小尺度下依然有效，此时传统旋翼已变得低效。代价是需要高电压：产生离子风需要kV量级的电压，在本次演示中，电力和控制信号经由系绳传输，一小时悬停也因此得以实现。搭载机载电源的无绳运行仍是前沿。
这些保留意见是原理验证类成果所固有的。一小时悬停是在系绳状态下完成的；闭环演示确立了可控性，但尚非完整的自主导航；从单台受控机器人迈向协同集群，需要解决通信、电力和避障等问题，而这些问题并未在本文中涉及。作者承认，这项工作提出了一种方法，而非一套成品系统。
离子风路线通过彻底取消致动而完全绕开了致动问题；受折纸启发的制造工艺，凭借金属-聚合物复合材料和快速组装，解决了长期将微型机器人困在实验室里的成本与可制造性障碍。作者将这一制造进步视为攻克了集群实用化部署的关键障碍。
尺度限制了这一方法的适用范围。离子风推力在小尺寸下按有利方式缩放，这正是该方法适用于36.7 mg机器人的原因；但随着机器体积增大，物理条件变得不利，这项技术不太可能为常规无人机提供动力。它的用武之地是极小、可抛弃、难以抵达之处，在那里，一台无声、固态、没有活动部件的机器拥有任何螺旋桨驱动设计都无法比拟的优势。
这一里程碑确凿无疑。一台集成传感、高推力、超轻的离子推进机器人实现受控飞行，标志着飞行器朝着与尘埃微粒而非无人机更相似的形态迈出了一步：无声、固态、便宜到丢了也不可惜，小到能进入没有人会派直升机前往的地方。
婷 翻译
来源：Tao, Q., Gu, Y., Wang, X. et al. Controlled flight of high-thrust ultralight ion-propelled microrobot with integrated sensing. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-76462-y.