Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, в будущем поможет ученым конструировать более совершенных летающих роботов. Авторы пришли к интересному открытию - "фигуры пилотажа", исполняемые мухами-дрозофилами, осуществляются за счет соединений в сочленениях крыльев с телом, напоминающих пружины у заводных игрушек.
Мушки взмахивают крыльями каждые 4 миллисекунды - гораздо быстрее, чем происходит передача импульсов нейронами - и могут осуществить 120-градусный поворот за 18 взмахов. Это навело Итана Коэна (Itan Cohen) из Корнелльского университета на размышления: "Какие движения насекомое контролирует, а какие происходят сами по себе под влиянием аэродинамики?".
Чтобы разобраться в вопросе, Коэн с коллегами установили три высокоскоростные камеры, направленные на центр коробки, внутри которой находились 10 мух. Когда муха пересекала центр коробки, включалась светодиодная подсветка на внутренних стенках емкости, что заставляло муху резко сменить направление движения - и так столько раз, сколько необходимо для сбора всех данных.
В результате команда выяснила, что при повороте одно крыло мухи наклоняется чуть больше второго - таким же образом гребцы сильнее налегают на одно весло, когда нужно повернуть лодку. Благодаря законам аэродинамики, 9-градусная разница в углах наклона крыльев позволяет отправить муху в другом направлении.
Дальнейший компьютерный анализ и симуляции показали, что сочленения крыльев с телом работают как сжатые пружины, аналоги которых можно найти в старых часах и заводных игрушках. Чтобы изменить угол наклона крыла, мухе достаточно слегка напрячь мускул, который отвечает за работу "пружины". В будущем ученые хотят провести сравнительные изучения полетов других летающих насекомых, таких как стрекозы и пчелы. Коэн надеется, что результаты помогут в разработке более совершенных летающих роботов.
"По части механики полета мы находимся в каменном веке - в сравнении с природой", комментирует мистер Коэн. "С помощью наших исследований станет возможным создание очень компактных и эффективных роботов - сейчас механизм полета подобных устройств идет по пути грубой силы, а не эффективного и изящного использования законов аэродинамики".
Источник: 3DNews
|
