无人机的微小型化对环境监测、救灾、反恐以及军事领域都具有重大意义。四旋翼无人飞行器结构简单,但要想在微小型化的过程中走向实用化,还有着诸多挑战。包括随着尺寸和质量的减小带来的飞行稳定性问题和自主飞行控制面临的多变量、非线性和强耦合问题,而动力源是微型化最大的障碍。目前普遍采用的电磁电机,在缩小到毫厘尺寸后机电转换效率急剧下降,续航能力不足。考虑到压电驱动具有的功率密度大、响应快、控制便捷、结构简单紧凑易于微小型化,在毫厘尺寸还能保持较高的效率等特点,尤其无电磁辐射和抗电磁干扰在军事应用中所具有的独特价值,提出利用逆压电效应和摩擦作用构建簧片式和框架式压电作动器,探索微小型四旋翼压电驱动新方法。八个簧片穿过偏心槽圆柱环压紧在定子的外表面,在定子回转作用下旋转,形成单转子簧片式旋转压电作动器。定子工作模态为二阶弯曲振动,便于夹持和驱动。原理样机实验表明,在驱动电压为325 Vpp时,转速为1947.3 r/min,转矩为1.32 mN·m,安装半径30 mm旋翼获得的升力仅为0.06 g。四个圆环由变截面压电复合梁连接形成正方形框架机身,四个圆环的回转运动由连接梁激励,经锥形转子驱动旋翼旋转,形成结构功能一体化的四旋翼飞行器。原理样机在驱动电压为350 Vpp时,转速2000 r/min、安装直径35 mm旋翼产生升力为0.6 g。经结构优化和小型化设计后,重量降低82.6%(5.8 g)、展长缩小48.9%(74.6 mm),在驱动电压为350 Vpp时,转速提升140%(4800 r/min),转矩为7.5 mN/m,升力为1.6 g。采用轻量化材料并进一步优化后,有望实现飞行。