下一代飞行机器人或将从不起眼的苍蝇身上获得灵感——方法如下

A dead fly is seen on the windowsill of an office in Kiev March 27, 2012. REUTERS/Gleb Garanich (UKRAINE - Tags: ANIMALS) - LR2E83S0VXU0E
"We look at nature for inspiration".Image: REUTERS/Gleb Garanich
本内容由人工智能自动翻译。

对飞虫如何倒挂着陆的最完整描述,或将启发新型机器人技术,研究人员报告称。

“通过这项研究,我们试图了解苍蝇如何完成倒挂着陆这一动作“眨眼之间”完成,宾夕法尼亚州立大学机械工程助理教授、一篇发表于《科学进展》(Science Advances)新论文的第一作者鲍·程(Bo Cheng)说。

他表示,这可能是飞虫所做的最困难、也最不为人所了解的特技动作。“归根结底,我们希望在工程领域复制这一动作,但我们必须先理解它。”

程及其同事旨在了解苍蝇在天花板和移动物体等不同表面着陆时所使用的生物力学与感官过程。

为收集数据,研究团队首先利用高速摄像技术,在飞行舱内观察苍蝇倒挂着陆的行为。他们发现,昆虫通常会完成四个时机精准的动作来倒挂着陆:先加速,接着完成快速的身体旋转动作(类似侧手翻),然后进行横扫式腿部伸展,最后借助腿部辅助完成身体摆动,双脚稳稳地踩在天花板上。

研究人员认为,这些动作是由一系列复杂的视觉与感官线索触发的,苍蝇在接近理想着陆点时会感知到这些线索。

“眨眼之间,这些苍蝇就能完全翻转身体并着陆,非常壮观,”机械工程助理教授让-米歇尔·蒙戈说。“我们每天都能在身边看到这种情况,但我们已经证明了这一动作的复杂性。人们非常希望机器人也能做到同样的事情。”

然而,当前的机器人技术在速度和效率上远远不足以执行同样的动作。

“我们从自然界中寻找灵感。这有助于推动工程学的基础科学研究,理解苍蝇如何解决这些问题,以便我们将其应用于未来技术,”蒙戈说。

除了推动机器人技术发展,这项研究的意义也可应用于神经科学领域。

“苍蝇的神经系统怎么能如此迅速地完成这一动作?这项研究再次说明,这些动作在极其微小的神经系统内执行得有多快。这些数据可为理解大脑如何运作提供新的假设,”蒙戈说。

其他合著者来自印度班加罗尔的国家生物科学中心和科罗拉多州立大学。该研究由美国国家科学基金会资助。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。