研究人员报告说,关于飞行昆虫如何倒地着陆的最完整描述,可以激发新的机器人技术。
宾夕法尼亚州立大学机械工程学助理教授,《科学进展》最新论文的主要作者博成说:“通过这项工作,我们试图了解苍蝇如何瞬间完成颠倒着陆的动作。”
他说,这可以说是飞行昆虫所做的最困难,最难理解的特技飞行。“最终,我们想在工程中复制它,但是我们必须首先了解它。”
Cheng及其同事旨在了解苍蝇用来降落在天花板和移动物体等不同表面上的生物力学和感觉过程。
为了收集数据,该团队首先使用高速摄影技术检查了苍蝇在飞行室中的倒立着地行为。他们发现昆虫通常会执行四个完全定时的动作以使其上下颠倒:它们提高了速度,完成了快速的身体旋转动作(如车轮),进行了大范围的腿部伸展,最后通过腿部辅助的秋千着陆他们的脚牢牢地放在天花板上。
研究人员认为,这些动作是由苍蝇在接近其理想着陆点时所感知到的一系列复杂的视觉和感官线索来推动的。
机械工程学助理教授让·米歇尔·蒙格(Jean-Michel Mongeau)说:“眨眼间,这些苍蝇就可以完全颠倒它们的身体和陆地,这非常壮观。” “我们一直在身边看到它的发生,但是我们已经证明了这种机动的复杂性。机器人能够做同样的事情引起了很多兴趣。”
然而,当前的机器人技术严重缺乏执行相同操纵所需的速度和效率。
“我们从大自然中寻找灵感。这有助于推动工程学的基础科学,了解苍蝇如何解决这些问题,以便我们将其应用于未来的技术。” Mongeau说。
除了推进机器人技术外,这项工作的意义还可以应用于神经科学领域。
“苍蝇的神经系统如何能够如此迅速地做到这一点?这项工作重申了这些动作在极小的神经系统中执行的速度。这些数据可以为理解大脑的功能带来新的假设。” Mongeau说。
其他合著者是印度班加罗尔国家生物科学中心和科罗拉多州立大学。国家科学基金会资助了这项工作。