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受犀甲蟲啟發,科學家研制出新型撲翼微型飛行機器人

2024-08-13科學

IT之家 8 月 5 日訊息,瑞士洛桑聯邦理工學院和南韓建國大學的研究人員在【自然】雜誌上發表論文稱,他們透過研究犀甲蟲的翅膀展開和收起機制,成功研制出了一種新型撲翼微型飛行機器人。 該機器人可以被動地展開和縮回其翅膀,而無需大量的致動器。

據IT之家了解,長期以來,科學家們一直認為昆蟲,包括甲蟲,是透過胸部肌肉主動展開和收起翅膀的,就像鳥類和蝙蝠一樣。然而由於技術限制,一直無法確定甲蟲究竟使用了哪些肌肉,以及它們是如何實作這一過程的。

研究團隊發現,犀甲蟲的翅膀折疊起來就像折紙一樣,可以整齊地收納在堅硬的鞘翅下面,然後在飛行時被動展開。以往的研究大多關註如何模仿甲蟲翅膀的折疊結構,而忽略了翅膀基部的運動。

透過對犀甲蟲的深入觀察,研究人員意外發現,這些昆蟲可以透過鞘翅和翅膀拍打產生的力,被動地展開後翅飛行。降落後,它們同樣利用鞘翅將後翅推回身體,整個過程無需消耗額外的肌肉能量。

受此啟發,研究團隊研制出了一款重量僅為 18 克的微型飛行機器人。與以往的飛行機器人不同, 這款機器人可以透過彈性肌腱被動地收起翅膀,並在拍動翅膀時被動地展開翅膀起飛並保持穩定飛行 ,透過在著陸後停止拍打,機翼可以快速被動地縮回身體,無需額外的驅動裝置。

這種新型微型機器人具有廣泛的套用前景,可以進入人類無法到達的狹小空間,執行搜尋救援任務;還可以作為生物學家研究昆蟲飛行機制的工具,甚至用於間諜活動。此外,由於拍打頻率較低,這種機器人非常安全,可以作為工程研究工具或兒童玩具。

研究團隊表示,未來他們將進一步改進機器人的飛行效能,並賦予其爬行等地面運動能力,使其更加接近真實的昆蟲。