1.2 组成分类

20世纪90年代，国内外各大科研机构广泛开展了对微小型无人系统的研究和开发，研制了一系列原理性样机。微小型无人系统主要由微小型飞行器、微小型机器人、微小型水下无人航行器、微小型卫星等组成。

1．微小型飞行器

微小型飞行器的概念是由美国于20世纪90年代最先提出的，并进行了可行性论证，所研制出的微小型飞行器的特征是，最大尺度维度的尺寸为20cm以下，质量在几百克以下，航程大于10km，最高时速达80km/h，最高飞行高度可达150m，具有导航、通信、成像、电磁干扰等能力。

目前，美国DARPA正在研究十余种微小型飞行器，包括固定翼、旋翼及扑翼式微小飞行器。

作为微小型飞行器的一个新概念，“仿昆虫机器人”在20世纪90年代初被提出。它是基于对昆虫运动机理的分析，按照一种新的设计思想进行设计的。美国研究如何利用昆虫进行侦察，正在研究用遥控器控制昆虫飞行。如果在昆虫身上装上微型摄像机，则不仅可以实现侦察，也可以对人类无法进入的地方进行探测。近期美国的机器昆虫已经进行了飞行试验。

2．微小型机器人

微小型机器人是基于微机电技术，有拟人功能，可代替人完成任务的光机电一体化系统，可自主、半自主或通过人工遥控工作。

（1）微小型固定机器人

所谓微小型固定机器人，其实是一种固定不动的感知机器人，或称侦察传感器系统。其外形可做成类似石头、树木、花草的容貌，内部装有微型图像、红外、地震、磁场、音响等各种传感器，可以“东张西望”，探测出物体的图像、人体辐射、行走时地面的振动、金属移动物体磁场的变化等。

“智能尘埃”是微小型固定机器人的一种，配合“微型火箭”悬浮在空气中，可用于丈量风速、气温等，特别是灾难性天气的物理参数。

（2）微小型移动机器人

微小型移动机器人主要用来侦察和探测。例如，美国麻省理工学院研制的“阿蒂拉Ⅰ”型机器人，质量为1.6kg，有32个电动机、10个微处理器和150个传感器，带有一台微型摄像机。其6条腿都具有关节，运动自如，能越过障碍。

美国桑地亚国家实验室正在研制一种只有几毫米大的微小型机器人，可以做成昆虫或像垃圾一样的形状。

3．微小型水下无人航行器

微小型水下无人航行器通常是指长度在米级范围，质量在几十千克以内的水下无人航行器，目标小、噪声低、易于接近目标。

机器鱼的概念研究在国外已经开始。与船舶的螺旋桨推进方式相比，鱼类的游动有以下优点：

①推进效率较高，利用流体能量后，推进效率可接近90%；

②加速性好，可在瞬间达到巡航速度；

③机动性好，可在速度不降低的情况下实现180°转弯，转弯半径小于体长；

④噪声极小。

由于以上原因，对鱼类的运动仿生研究在高效推进应用领域有着深远意义。

4．微小型卫星

100～500kg的卫星被称为微小型卫星；10～100kg的卫星被称为微型卫星；10kg以下的卫星被称为纳米卫星。其自身通常无法独立完成空间任务，需要依赖分布式的星座或网络才能实现功能。