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对“机器鸽”的羽量级了解推近飞行机器人对鸟类飞行的模仿

对“机器鸽”的羽量级了解推近飞行机器人对鸟类飞行的模仿

对“机器鸽”的羽量级了解推近飞行机器人对鸟类飞行的模仿

对“机器鸽”的羽量级了解推近飞行机器人对鸟类飞行的模仿

对“机器鸽”的羽量级了解推近飞行机器人对鸟类飞行的模仿

(神秘的地球uux.cn报道)据EurekAlert!:人造机器仍然无法复制鸟类精细的飞行方式,但《科学-机器人》和《科学》杂志上的两项新研究通过揭示更多有关赋予鸟类无与伦比控制飞行的能力而为飞行机器人能像鸟类那样灵活地机动飞行做好了准备。机器人专家们尝试复制羽状飞行器已有近二十年了,但这些努力遇阻,因为他们所用的是刚性的羽状板,且他们对鸟类能高度变形翼翅的骨骼和肌肉力学基础缺乏了解。

在《科学-机器人》杂志发表的文章中,Eric Chang等人对原鸽尸体翼翅的曲展动力学进行了测量。他们将其研究结果应用于一个翼翅由40根鸽羽组成的机器人,后者被称为“机器鸽”(PigeonBot)。这些鸽羽通过合成的弹性韧带与人造腕关节和指关节相连。通过将鸽翅置于风洞中,研究人员判定鸽翅的腕指活动可精细地控制羽毛布局、翼展及面积和长宽比。在用机器鸽进行的飞行测试中,不对称的腕指运动能以锐角启动稳定的转动——这是表明鸟类主要用其翼指操纵飞行的一些最初的证据。

在《科学》杂志中,Laura Matloff和她的来自Chang等人的团队成员及其他同事对各种鸟的个体羽毛间的相互作用进行了研究,并发现了翼翅变形的两个主要的基础机制:羽毛的被动性重分布以及相邻重叠羽毛通过从羽毛的每个“分支”突伸出的钩形微结构的连接。这些结构就像维可牢尼龙搭扣(Velcro)一样,它们在伸展时会锁住而在弯曲时则会自动解开。

研究人员在他们的机器鸽中发现,没有这种“定向性维可牢尼龙搭扣”,所产生的羽毛间裂隙会导致羽毛连贯性协调丧失,而这种协调性是在不同环境条件下动态性翼翅变形所必需的。有趣的是,在像仓鸮这样的无声飞禽中则没有发现这种相当嘈杂的分离机制。作者说,在飞羽间发现的“定向维可牢尼龙搭扣”为现代鸟类及其翼翅先祖的演化提供了信息,并可在时装、医疗和航空航天等应用中进行探索。




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