Mest komplette udforskning af fluelandingsmanøvrer for at fremme fremtidige robotter

For at inspirere avanceret robotteknologi, forskere i Penn State Department of Mechanical Engineering har offentliggjort den mest komplette beskrivelse af, hvordan flyvende insekter lander på hovedet.

Avisen blev offentliggjort i dag (23. oktober) i Videnskabens fremskridt "Gennem dette arbejde, vi søgte at forstå, hvordan en flue udfører manøvrerne med at lande på hovedet i et øjeblik, " sagde Bo Cheng, adjunkt i maskinteknik og hovedforfatter af papiret.

Det er uden tvivl den sværeste og mindst forståede aerobatiske manøvre udført af flyvende insekter, ifølge Cheng.

"Ultimativt, vi ønsker at replikere det inden for teknik, men vi skal først forstå det, " sagde Cheng.

Sammen med Penn State's Jean-Michel Mongeau, adjunkt i maskinteknik, og Pan Liu, doktorand i maskinteknik, Cheng sigter mod at forstå de biomekaniske og sensoriske processer, som fluer bruger til at lande på forskellige overflader som lofter og bevægelige genstande.

For at indsamle deres data, holdet undersøgte først fluernes omvendte landingsadfærd i et flyvekammer ved hjælp af højhastighedsvideografi. Deres undersøgelse viste, at insekterne normalt udfører fire perfekt timede manøvrer for at lande på hovedet:de øger deres hastighed, fuldføre en hurtig kropsrotationsmanøvre (lignet med et vognhjul), udføre en fejende benforlængelse og, endelig, lande gennem et benstøttet kropssving, når deres fødder er solidt plantet på loftet.

Forskerne mener også, at disse handlinger er sat i gang af en række komplekse visuelle og sensoriske signaler, som fluerne opfatter, når de nærmer sig deres ønskede landingssted.

"Inden for et øjeblik, disse fluer kan fuldstændig vende deres krop og lande, hvilket er ret spektakulært, " sagde Mongeau. "Vi ser det hele tiden ske omkring os, men vi har demonstreret kompleksiteten af ​​manøvren. Der er stor interesse for robotter for at kunne gøre det samme."

Imidlertid, den nuværende robotteknologi mangler i høj grad den hastighed og effektivitet, der er nødvendig for at udføre de samme manøvrer.

"Vi ser på naturen for at få inspiration, " sagde Mongeau. "Dette hjælper med at drive den grundlæggende ingeniørvidenskab, at forstå, hvordan fluer er i stand til at løse disse problemer, så vi kan anvende dem til fremtidige teknologier."

Ud over at fremme robotteknologi, implikationerne af dette arbejde kan også anvendes på området neurovidenskab.

"Hvordan er en flues nervesystem i stand til at gøre dette så hurtigt?" sagde Mongeau. "Dette arbejde gentager, hvor hurtigt disse manøvrer udføres i et ekstremt lille nervesystem. Disse data kan føre til nye hypoteser for at forstå, hvordan hjerner fungerer."