许多陆地动物(如猫)和空中动物(如飞禽)在跌落时,会绕着一个从头到尾的轴旋转(称为“滚动”),但我们对大多数昆虫是如何从极端的方向调整自己的知之甚少。
近期,发表在《皇家学会学报B》上的一项新研究中,伦敦帝国理工学院的研究人员发现,与迄今记录的许多动物不同,蜻蜓经常做倒立后空翻,以使它们从空中的倒立姿势中直立起来。
他们还发现蜻蜓在昏迷状态下仍然会执行相同的“扶正”动作,这表明该响应在很大程度上具有被动稳定性。这种飞行机制类似于飞机在发动机关闭时自动滑行的飞行机制。他们的研究揭示了蜻蜓翅膀的形状和关节刚度是提供被动稳定性的关键,由此可以为小型无人机的设计提供重要依据。
帝国理工学院生物工程系的资深作者Huai-Ti Lin博士说:“工程师们乐于从会飞的动物身上获取灵感以改进飞行系统。无人机往往严重依赖快速反馈来保持直立和航向,但我们的发现可以帮助工程师将被动稳定机制纳入小型无人机的机翼结构。”
为了进行这项研究,他们给20只普通的蜻蜓戴上了微型磁铁和运动追踪器,用于生成CGI(电脑三维动画)图像。
然后,他们用磁铁将每只蜻蜓固定在一个磁性平台上,可以是直立的,也可以是倒立的,但倾斜程度会有所不同,然后让蜻蜓自由落体。运动跟踪点提供了蜻蜓运动的三维模型,这些模型用高速摄像机捕捉,从而实现运动过程的3D重建。