北京(jīng),7月31日电 —— 在探索(suǒ)自然界(jiè)奇妙机制的征途(tú)上,科学家(jiā)们又取(qǔ)得了一项(xiàng)突破性发现。《自然》杂志今日发布了(le)一项来自瑞士洛桑联邦理工学(xué)院的研究,该研究(jiū)深入剖析(xī)了犀金龟(一(yī)种甲(jiǎ)虫)如何巧妙(miào)地展开与缩回其(qí)后翅,且这一过(guò)程竟然(rán)无(wú)需依(yī)赖肌肉的直接活动。这一发现不(bú)仅加(jiā)深了我们对生物力学复杂性的理解,更(gèng)为微型飞(fēi)行(háng)机(jī)器人(rén)的设计开辟了新的思路。
长期以来,甲虫的翅膀折叠机制因其高度的复(fù)杂(zá)性和(hé)精巧(qiǎo)性而备受关(guān)注。它们拥有一对坚硬的鞘翅作为保护,以(yǐ)及一组轻(qīng)盈的膜质后翅用于飞行。尽管(guǎn)科学家们对甲虫翅膀的(de)折纸艺术般的折叠方式进行(háng)了大量研究,但关(guān)于后翅具体如何展开与缩回的(de)谜团却一直未(wèi)能完全解(jiě)开。传统观点(diǎn)认为,这(zhè)一过程(chéng)由胸部肌(jī)肉驱动,然而这一假设始终缺乏确凿的实(shí)验证据。
此次,瑞士洛(luò)桑联邦(bāng)理工学院(yuàn)的研(yán)究团队(duì)利(lì)用高(gāo)速摄(shè)像(xiàng)技术和动态相似的(de)飞行机器人模(mó)型,巧妙地填补了这一研究(jiū)空白(bái)。通过细致的观察,研(yán)究团队(duì)惊(jīng)奇地(dì)发现,犀金龟在展开与缩(suō)回后翅时,实际上(shàng)采用的是(shì)一种高度优化的被动(dòng)机制。具体而言,后翅的展开是一个两(liǎng)阶段过程:首先,后翅以类(lèi)似(sì)弹簧的方式部(bù)分弹出(chū),随后通过拍打的动作迅速提升至飞行(háng)位置;而在(zài)缩回时,则巧妙地利用鞘翅的构造,实现后翅的平稳(wěn)降落(luò)至(zhì)静止(zhǐ)状态,整(zhěng)个过(guò)程无需肌肉(ròu)的直接参与。
受这一(yī)自(zì)然奇迹的启发,研究团队进一步(bù)设计并制作了一款微型机器(qì)人,该机器人能够模仿甲虫(chóng)后(hòu)翅的被动(dòng)展开与缩(suō)回机制。在实验中(zhōng),这款机器人不仅成(chéng)功实现了起(qǐ)飞,还(hái)稳(wěn)定地维持了飞行状态,充(chōng)分展示了这一生物力学原(yuán)理在工程技(jì)术领域的巨大潜力。
该研究不仅增进了我们对自然界生(shēng)物飞行机制的认识,更为微型飞行机器人(rén)的设计带来了革命性(xìng)的启示。特别是在(zài)那些需要机(jī)器人在(zài)有限或复杂空间内灵(líng)活作业的场景中(zhōng),如搜(sōu)救、环境监测等(děng)领(lǐng)域,这一发现有(yǒu)望显著提升微型飞行(háng)机器人(rén)的性能与适应性(xìng),开启微型机器(qì)人技(jì)术的新篇章。
随着研究的(de)深(shēn)入(rù),我们有理由相信,自(zì)然界的智慧将继(jì)续(xù)引领(lǐng)人类在科技创新的道路上不断前行,为我们(men)的生活带来更多(duō)惊喜与(yǔ)便利。