对于一些植物，种子或果实从一个地方移动到另一个地方的过程称为传播，传播方式比较被动，其中最为普遍的是风的传播，例如，“有翅膀”的枫叶中子在下落时自转并产生升力。

图1 美国华盛顿大学团队开发了微型折纸飞行器，通过在下降过程中“折叠”变换形状改变其在空中的运动方式。^[1]

受到大自然和纸飞机的启发，美国华盛顿大学团队开发出了一种小型机器人装置，这种装置可以在空中变换形状从而控制下降速率。这种微型飞行器由轻质薄膜太阳能电池驱动，舍弃了笨重的电池。

改变形状，改变下降

当配备了机载传感器，风吹散的微型飞行器可以作为一个大规模的无线传感器网络，用于环境监测。在飞行时，他们能够测量温度、湿度等环境条件。

Vikram Lyer团队计划开发出一种小型、无电池的飞行器，能够像叶子或中子一样被动传播，但仍保留了一些用户控制。通过融合折纸艺术，他们设计了一个机器人装置，利用太阳能驱动器从向外分散的滚动下降切换到直线并稳定下降。

图2 每个设备装载内置的无电池驱动器，通过太阳能收集电路和控制器出发形状变化。^[1]

美国华盛顿大学计算机科学与工程学教授Iyer说：“在原型制作和探索折纸结构特性的过程中，形状的小变化对它们的下落行为产生巨大影响。这些飞行器开辟了一个新型空间改变飞行器，并创造了一个新型无线传感空中平台。”

室外测评

微型飞行器由基于Miura-ori的折纸结构组成，这是一种将平面折叠成较小面积的方法。一个薄膜太阳能电池阵列为机载微控制器和电磁驱动器提供电力，电磁驱动器可以在半空中在机器人的两种状态之间切换。切换可以发生在一个编程的时间或高度（基于压力传感器），或当无线电信号提示发送到机载接收器。

在一次户外实地评估中，该团队从一架无人机上放出了只有414毫克重的折纸微型飞行器。它能够成功地改变形状，并在微风中飞行高达98米。着陆后，机载温度和压力传感器通过蓝牙无线传输数据到60米外的远程接收器。

Iyer教授说：“这些微型飞行器还提供了一个在空中部署微型光学传感器平台。未来的版本使其携带摄像头、光学气体或微粒传感器监测空气污染情况等。”

[1] Kyle Johnson et al. , Solar-powered shape-changing origami microfliers. Sci. Robot.8, eadg4276(2023).DOI:10.1126/scirobotics.adg4276

新闻链接：

https://www.optica-opn.org/home/newsroom/2023/september/battery-free_microfliers_inspired_by_plants_and_or/