模仿甲虫翅膀开发微型机器人

模仿甲虫翅膀开发微型机器人

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科学网

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https://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2024/8/202488142925995113054.shtm

瑞士科学家分析了犀金龟如何展开和缩回后翅，表明这是一个被动过程，无需肌肉活动。这些发现或有助于改进飞行微型机器的设计。相关研究7月31日发表于《自然》。

在所有飞行昆虫中，甲虫的翅膀机制最为复杂，包括两组翅膀：一对硬化的前翅，称为鞘翅，以及一组精细的膜质后翅。虽然对甲虫翅膀折纸式的翅膀折叠已经有大量研究，人们仍不甚了解它们如何展开和缩回后翅。过往研究理论认为胸部肌肉驱动了甲虫的后翅基部运动，但缺乏支持这一理论的实验证据。

洛桑联邦理工学院的Hoang-Vu Phan和同事结合高速摄像机和动态相似的飞行机器人，来探索这一研究空白。研究者观察到，犀金龟在展开和缩回翅膀时使用了被动机制，包括其鞘翅。展开是一个二阶段过程，在这一过程中，甲虫的后翅会以类似弹簧的方式部分弹出，然后拍打的动作会将后翅上升至飞行位置。他们还发现，甲虫会用鞘翅来被动地降低后翅至静止位置。

受到这些观察结果的启发，研究者制作了一个模仿甲虫翅膀被动展开与缩回的微型机器人。他们发现，机器人成功地起飞并维持了飞行。研究结果表明，将甲虫后翅的被动过程转化到机器人的扑翼设计，有助于改进需在有限或杂乱空间中运作的小型机器人的能力。

准备飞行的犀金龟，图片来自Hoang-Vu Phan

扑翼微型机器人利用被动展开-缩回翅膀进行飞行。图片来自Hoang-Vu Phan

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07755-9

本文原文来自《中国科学报》