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摘要:如今的无人机比以往任何时候都要复杂,随着科学家们揭开更多昆虫、蝙蝠和鸟类飞行成功的秘密,它们的性能可能会继续提高。通过模仿这些技术,飞行机器人可以提高它们在湍流空气中的驾驶能力。
科学家如何制造出更好的飞行机器人?他们寻找自然世界的灵感,研究使有翅膀的动物即使在困难的条件下也能有效地在空中导航的适应性。
如今的无人机比以往任何时候都要复杂,随着科学家们揭开更多昆虫、蝙蝠和鸟类飞行成功的秘密,它们的性能可能会继续提高。
以下是2016年12月16日发表的研究报告中动物飞行研究和仿生无人机的最新发现,在《界面焦点》杂志上,
潜水员向下(Mirko Kovac)许多飞行机器人都能飞到很高的高度,但一种新型的无人机也能像某些水鸟一样从半空中跳入水中。水上微型飞行器(AquaMAV)有变形的翅膀,在潜水时会折叠起来。体重仅7盎司(200克)的水上巨蜥可以飞到水淹或水上的目的地,在水中进行短暂的数据采集,然后利用喷气推进返回到空中基地。
动力打盹(Niels Rattenborg)在迁徙过程中,一些鸟类可以飞行数天或即使一次几个月都不休息,在这些长途飞行中他们是如何睡觉的,这是一个长期困扰科学家的问题。以前人们认为,远航的护卫舰鸟一次只休息一个大脑半球——实际上是睁着一只眼睡觉。但一项新的研究首次对这些鸟类在长途迁徙过程中的大脑进行了扫描,发现它们在飞行中有时会完全睡着,但非常短暂,只有在飞行和滑翔过程中,
无声飞行(赫尔曼·瓦格纳)科学家们仔细观察了猫头鹰的翅膀,以了解这些鸟类捕食者如何在不发出声音的情况下飞行。生物学家、数学家和工程师对猫头鹰的空气动力学性能进行了研究;他们发现,许多机翼特征结合在一起,可以产生无声飞行。他们发现,猫头鹰巨大的翅膀可以让它们以较低的速度飞行,从而减少它们发出的噪音,同时,相互连接的羽毛结构和柔软的表面纹理也会抑制声音,从翅膀边缘拖出的条纹也是如此。
损伤控制(Florian Muijres)甚至最强壮的无人机可能会受损,科学家们正在研究这些飞行机器可能会如何恢复;他们正在研究动物如何补偿受损的翅膀,并且仍然能够飞行——即使在机翼膜受损相当严重的情况下也是如此。
研究人员测试了缺失部分的果蝇的飞行性能其中一只翅膀,通过高速摄像显示,苍蝇通过改变它们的翅膀拍打和向受损的翅膀滚动身体来调整空中位置。
稳定在(Stacey Combes)不可预测的阵风可以扰乱动物和机器人的飞行,但科学家发现,即使在风很大的情况下,蜜蜂也会坚持觅食飞行。为了了解蜜蜂是如何穿越湍流的,研究人员把蜜蜂放在风洞中,记录它们的飞行动作。他们发现蜜蜂用不同的反应来调节空中,包括改变翅膀拍打的频率和幅度,以及改变它们拍打的对称性。通过模仿这些技术,飞行机器人可以提高它们在湍流空气中的驾驶能力。
单向(安德鲁·比韦纳)鸟类飞近地面,它们正在一个凌乱的航线上飞行,这需要快速的视觉输入处理和快速的飞行调整来躲避任何可能的情况挡住他们的路。为了找出鸟类在穿越物体间隙时如何保持前进的动力,研究人员在鸽子飞行时跟踪它们
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