8月3日北京电(记者孙自法)《自然》杂志上发表的一篇生物力学研究论文指出,研究人员通过分析兜虫展开缩回后翅的过程,认为这是一个无需肌肉活动的被动过程,该发现有望促进微型飞行机器的设计。
文章介绍,在所有飞行昆虫中,甲虫的翅膀机制最为复杂,包括两对翅膀:一对硬化的前翅(即鞘翅)和一对薄膜质的后翅。尽管人们已对甲虫翅膀的折叠方式进行了大量研究,但对它们如何展开和缩回后翅仍知之甚少。过去的理论认为,甲虫的后翅基部运动是由胸部肌肉驱动的,但缺乏实验证据支持。
论文第一作者兼通讯作者、瑞士洛桑联邦理工学院的Hoang-Vu Phan与同事合作,结合高速摄像机和动态相似的飞行机器人,探索了这一研究空白。他们观察到,兜虫在展开和缩回翅膀时,利用了包括其鞘翅在内的被动机制。展开是一个两阶段的过程,在这个过程中,甲虫的后翅会以弹簧状部分弹出,然后通过拍打动作将后翅提升至飞行位置。研究还发现,甲虫会利用鞘翅被动地将后翅降至静止位置。
受这些观察结果的启发,论文作者制作了一个模仿甲虫翅膀被动展开和缩回的微型机器人,结果发现该机器人能够成功起飞并维持飞行。研究表明,将甲虫后翅的被动过程转化为机器人的拍打翼设计,有助于提升小机器人在有限或杂乱空间内运行的能力。
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