作者:胡璇子 来源:中国科学报 发布时间:2020/1/19 15:41:13
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鸽子羽毛让机器人像鸟一样飞翔

 

 

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飞行中的鸽子机器人。 图片来源:斯坦福大学
 

一个长得像鸽子且能像真正的鸟儿一样急转弯的机器人,可能预示着航天工程的未来——一个不断变形的羽翼。

准确理解鸟类如何飞行一直以来是个难题,因为单个翅膀由许多根羽毛组成,这些羽毛一直相互作用,使鸟类的翅膀在飞行中不断变形。

为更多地了解鸟类如何飞行,美国斯坦福大学的David Lentink及其同事首先观察了一具死亡鸽子的翅膀,每个翅膀有40根羽毛,上面20根,下面20根。然后,他们在每个翅膀上贴上了标记,以测量羽毛运动和骨运动之间的关系。

他们研究发现,腕关节的角度决定了鸟类飞行中羽毛的角度,这意味着鸟类可以不必控制每一根羽毛而改变翅膀的形状。

这同时意味着,建模机翼所需的变量减少了。“我认为未来飞机将从这一发现中受益。未来的飞机可能不会扇动翅膀,但我认为它们会改变形状。”Lentink说。

研究团队将这一新发现应用于建造鸽子机器人—— 一种重现鸽子飞行的机器人。它由螺旋桨叶片驱动,每个机翼上都有人造关节和鸽子羽毛,可以远程控制。它的平均速度大约是40公里/每小时,比普通鸽子慢一点。

Lentink和同事还发现,这种飞行方式之所以可能,是因为某些分子嵌在羽毛中。这些直径只有10微米的分子可以让羽毛彼此远离,同时确保它们相互不会离得太远。这反过来降低了精确飞行时所需的对单个羽毛的控制。

鸽子机器人使用真正的鸽子羽毛,因为没有合成材料具有羽毛的特性。“它们轻盈但结实,能承载空气动力负荷,同时容易修复。”Lentink说。

相关论文信息: https://doi.org/10.1126/scirobotics.aay1246

 
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