北京(jīng),7月31日电(diàn) —— 在探索自然界奇妙机制(zhì)的征途(tú)上,科学家们又(yòu)取得(dé)了(le)一(yī)项突破(pò)性发现。《自然》杂志今日发布了一项(xiàng)来自(zì)瑞士洛桑(sāng)联邦理工学(xué)院的(de)研究,该研究深入剖析了犀金龟(一(yī)种甲虫)如何巧妙地展(zhǎn)开与(yǔ)缩回其(qí)后翅,且这(zhè)一过程竟(jìng)然(rán)无需(xū)依赖肌肉的直接(jiē)活动(dòng)。这一发现不仅(jǐn)加深(shēn)了我们对生物力学复杂性的理解,更为微型飞(fēi)行机(jī)器人的设计开辟了新的(de)思路。
长期以来,甲虫的翅膀折叠机制因其(qí)高度的复(fù)杂性和(hé)精巧性(xìng)而(ér)备受关注(zhù)。它们拥有一对坚硬的鞘(qiào)翅作为保护,以及一组轻盈的膜质后翅用于(yú)飞(fēi)行。尽管(guǎn)科学家们对甲虫翅膀的(de)折(shé)纸(zhǐ)艺术般(bān)的折叠方式进(jìn)行了大量研究,但关于后(hòu)翅具体如何展开与缩回的谜团却一直未能完全解开。传统观点认为,这一过程(chéng)由(yóu)胸部(bù)肌肉(ròu)驱动,然而这一假(jiǎ)设始终(zhōng)缺(quē)乏确凿的实验证据。
此次,瑞士洛桑联邦(bāng)理(lǐ)工学院的研究(jiū)团(tuán)队利用高速摄像技术和动态相似(sì)的飞行机器人模型(xíng),巧妙地填补了这一研究空白。通过细致的观察(chá),研究团(tuán)队惊奇地(dì)发现,犀(xī)金龟(guī)在展开(kāi)与缩回后翅时,实际上采用的是一种高度优化的(de)被动机制。具体而(ér)言,后翅的(de)展(zhǎn)开是(shì)一(yī)个两阶段(duàn)过程:首先(xiān),后翅以类似(sì)弹簧的(de)方式部分弹出(chū),随后通过拍打的动作迅速(sù)提升(shēng)至飞行位(wèi)置;而在缩回时,则巧妙地利用鞘翅的(de)构造,实现后翅的平稳(wěn)降落(luò)至静止(zhǐ)状态,整个过程无需肌肉的直接参(cān)与。
受这一自然(rán)奇(qí)迹的启(qǐ)发(fā),研究团队(duì)进一步设计(jì)并制(zhì)作了一款微型机器人,该(gāi)机器人能够模仿(fǎng)甲虫后翅的被动展(zhǎn)开与缩回机制。在(zài)实验中,这款机器人不仅成功实现了(le)起飞,还稳(wěn)定地维持了飞(fēi)行(háng)状态,充分展(zhǎn)示了这一生物力学原理在工程技术领域的巨大潜力。
该研究不仅增进了我们对自(zì)然界生物飞行机(jī)制的认识,更为微型飞行机器人的设计(jì)带来了革命性的启示。特别(bié)是在那(nà)些需要机器人(rén)在有限或复杂空间内灵活作(zuò)业的(de)场景中,如搜(sōu)救、环(huán)境监测等领域,这一发现有望显(xiǎn)著提升微型(xíng)飞行机器人的性能(néng)与适(shì)应性,开启微(wēi)型机器人技术的(de)新篇章。
随着研究的深入(rù),我(wǒ)们(men)有理由相信,自然界的智慧将继续引领人类在科技(jì)创新的道路上不(bú)断前行,为我们的生活带(dài)来更(gèng)多惊喜与便利。