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昆虫仿生学！独角仙启发新一代无电力驱动折叠翼机器人
2024-08-04
甲虫是飞行昆虫中翅膀机构最复杂的之一，独角仙竟然成为小型飞行机器人的工程灵感来源。例如，独角仙通过同时释放鞘翅以及部分释放后翅基部来张开翅膀。当它开始拍动时，它的后翅基部像折纸一样升起和展开。
瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)博士后研究员Hoang-VuPhan通过分析独角仙的高速视频，并建造了类似的飞行机器人，试图阐明独角仙如何为这一过程提供动力。
在今天发表在《自然》杂志上的一篇论文中，作者表示，他们已经证明独角仙可以在没有肌肉活动的情况下毫不费力地展开后翅。“我们表明，打开鞘翅会触发后翅从身体部分释放的弹簧式动作，进而为随后的拍打运动提供所需的间隙，使后翅进入飞行位置。”他们说。
该研究还表明，飞行结束后，甲虫可以利用前翅将后翅推回静止位置，这为它们的被动运动提供了更多证据。
“我们使用一个拍动式微型机器人验证了这一假说，该机器人可以被动展开翅膀进行稳定、受控的飞行，并在着陆时整齐地收回翅膀，展示了一种简单而有效的昆虫式飞行微机器设计方法，”该研究称。
通过在拍翼机器人中使用相同的被动展开-收缩原理，研究小组表明，他们可以在起飞时展开其机翼，执行稳定的悬停，并在着陆时或发生飞行中碰撞时迅速将机翼缩回机身，而无需额外的驱动器。
“我们的研究结果不仅有助于理解昆虫的运动策略，而且对拍翼机器人也有影响，特别是那些起飞重量有限的小型机器人，使它们能够像生物对应物一样展开和收回翅膀，”这篇论文说。
研究人员并不是唯一一个从昆虫世界中汲取灵感来进行机器人设计的团队。其他著名的例子包括太阳能遥控电子蟑螂、坚不可摧的机械蟑螂和巨型机械蚱蜢。
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