粉虱是一种不到1厘米长的小昆虫,通常寄生在植物叶片的背面。特拉维夫大学的研究人员称,粉虱或可为实现微型无人机等小型人造自动飞行器平稳起飞带来灵感。

粉虱在飞行时不只是展开双翅那么简单,这种小昆虫会使用一系列复杂的技巧,帮助自己非常平稳地起飞。研究人员表示,这些技术同样适用于无人机。

研究人员在最近举行的以色列科学与人文学院大会上展示了研究成果,这项研究探索了隶属于半翅目的粉虱如何在不震动双翅(双翅比身体长28%)的情况下成功起飞。粉虱会将翅尖向上卷曲,以提供空气阻力,实现平稳起飞。

在开展这项新的研究前,《实验生物学杂志》曾发表过一份相关的研究报告。

特拉维夫大学动物学系的加尔•瑞巴克是这次研究的负责人,他说:“粉虱在震动双翅飞行前会来个‘有力的’跳跃。随后,当它们在空中飞行时,它们必须设法阻止身体旋转,以适应扑翼飞行。粉虱通过展开双翅翅尖,在身后产生高空气阻力来实现这一点。这一空气动力能帮助粉虱平稳起飞,在这之后粉虱才会展开双翅,开始飞行。”

粉虱虽小,反应却很快

瑞巴克解释道,所有这一切是在不到12毫秒里发生的,整个过程甚至无需得到神经系统的反馈。“大自然为我们实现小型人造自动飞行器平稳起飞带来了灵感。”他说道。

已故的特拉维夫大学昆虫系名誉教授丹•葛玲之前也参与了此次研究。研究显示,个头小是粉虱成功起飞的关键因素,因为它们可以使用空气阻力和身体的各个部分迅速执行稳定身体的各种响应。

瑞巴克称:“粉虱在离开地面后会旋转向前飞行,按道理来说,旋转会导致粉虱在离开地面时不停翻转身体。但合拢的双翅的翅尖可以提供合适的空气阻力,这和飞机尾翼的水平面类似。”

在这项研究中,研究人员还用高速相机拍摄了粉虱起飞的过程,用来放慢速度进行观察,并提取3D数据。随后,他们利用这些数据模拟空气动力学和粉虱在起飞过程中的旋转。模拟实验显示,合拢的双翅的翅尖在稳定机制中发挥了相当重要的作用。

瑞巴克称:“为了证明这个结论,我们剪掉了某些粉虱的翅尖,然后再次观察它们如何起飞。正如我们所预料的那样,剪掉翅尖的粉虱无法在展开和震动双翅前平稳起飞。”

目前,研究人员还在研究其他双翅更短、在起飞时也需要跳跃,但使用其他机制实现平稳跳跃的小昆虫。

———–

相关阅读:

以色列视觉技术让昊翔无人机“眼观六路”

Arbe Robotics雷达技术让无人机避免碰撞

以色列Airobotics公司融资2850万美元 发展全自动无人机业务

以色列纳米技术助力“自拍神器”