Verschiedene Libellentropfen von Lin Lab
Die Natur ist ein perfekter Problemlöser. Schließlich hat die Evolution Milliarden von Jahren durchlaufen, um (auf Umwegen) herauszufinden, was funktioniert und was nicht. Aus diesem Grund Forscher häufig Suchen Sie in der Natur nach Antworten – selbst wenn sie ein Problem lösen, das technologisch gesehen ziemlich neu sein könnte.
Inhalt
- Geheimnisse der Libelle
- Bessere Roboter bauen
Das haben sich Forscher des britischen Imperial College London in einem kürzlich durchgeführten Projekt zunutze gemacht, das darauf abzielte, neue Wege zum Bau kleiner Luftfahrzeuge wie Drohnen zu finden. Konkret wollten sie wissen, wie sie Flugroboter besser bauen können, die beispielsweise ihren Flug korrigieren können, wenn sie vom Kurs abgekommen sind. Gibt es einen besseren Weg, dies zu tun, als die bescheidene Libelle zu studieren?
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„Libellen gehören zu einer Gruppe namens Paläoptera, die zu den ersten gehörte, die sich vor einigen hundert Millionen Jahren abspalteten, als Insekten Flugwesen entwickelten.“
Sam Fabian, ein Postdoktorand in der Abteilung für Bioingenieurwesen der Hochschule, sagte gegenüber Digital Trends. „Sie haben sich in dieser Zeit nicht völlig verändert, aber ihr vierflügeliger, langer Körperbau ist im Allgemeinen konsistent und scheint ihnen gute Dienste geleistet zu haben. Libellen sind relativ große Insekten und als Erwachsene sind sie allesamt Raubtiere aus der Luft, was bedeutet, dass sie Beute jagen und abfangen und bei Bedarf ausmanövrieren müssen. Das Ergebnis dieses evolutionären Drucks ist, dass wir es mit einer fein abgestimmten Flugmaschine zu tun haben, die uns viel lehren kann.“Geheimnisse der Libelle
Entomologen beschäftigen sich seit vielen Jahren mit der Erforschung von Insekten. Doch was den Ermittlern im Jahr 2021 einen entscheidenden Vorteil verschafft, sind die Tools, die ihnen dabei helfen. In dieser Studie wollten die kaiserlichen Forscher detaillierte Informationen über den Weg sammeln Libellen führen eine Bewegung aus, die „Pitching“ genannt wird, eine Art umgekehrter Rückwärtssalto, um sich wieder aufzurichten in der Luft.
Um dies zu erreichen, haben sie 20 Darter-Libellen mit winzigen Magneten und Bewegungsverfolgungspunkten ausgestattet, damit sie könnte in 3D detaillierte Informationen über die Art und Weise erfassen, wie Libellen dieses flinke Stück ausführen Akrobatik. Sie verwendeten auch Hochgeschwindigkeitskameras, um die Bewegungen zu dokumentieren.
Sie fanden heraus, dass die Form der Libellen der Schlüssel zu ihrer Sportlichkeit ist. Tatsächlich ist ihre Form so, dass die Libellen sogar mitten in der Luft umdrehen und sich wieder aufrichten, wenn sie bewusstlos werden und dann fallen gelassen werden. Das wäre so, als würde eine Drohne ihre Leistung verlieren und dennoch einen Weg finden, ihren Kurs zu korrigieren.
„Wir neigen dazu zu denken, dass Libellen und andere Insekten ständig arbeiten müssen, um beim Fliegen das Gleichgewicht zu halten und alle Arten von Informationen (wie zum Beispiel) das Sehen verarbeiten“, sagte Fabian. „Das liegt zum Teil an ihrer geringen Größe, was bedeutet, dass sich die Luft für sie dicker anfühlt und die Manövrierfähigkeit erhöht, aber auch das Gleiten erschwert. Libellen scheinen sich gerade an der Grenze dieses Effekts zu befinden, da es sich um relativ große Insekten handelt, die in der Lage sind, passiv zu wirken Mechanismen zum Gleiten und Aufrichten, aber dennoch in der Lage zu schweben und beeindruckende Kunststücke zu vollbringen Wendigkeit. So etwas möchten wir vielleicht in zukünftige Roboterdesigns einbauen – so, dass sie in der Lage sind, passiv zu arbeiten Stabilitätsmechanismen sollen robuster sein und weniger sensorische Informationen nutzen, aber auch in der Lage sein, große Leistungen zu erbringen, wenn notwendig."
Bessere Roboter bauen
Die Forscher sind noch nicht mit der eigentlichen Phase des Projekts, in der sie eine Roboterlibelle bauen, weitergekommen. Aber unabhängig davon, ob das auf ihrer Roadmap steht, könnten Forschungen wie diese – die noch vor ein paar Jahren weitaus schwieriger gewesen wären – dazu beitragen, die Form der Flugroboter von morgen zu bestimmen.
„Die primäre potenzielle Anwendung der Erkenntnisse aus unserer Arbeit wäre die Reduzierung des Rechenaufwands „Aufwand und Energie, die kleine Fluggeräte aufwenden müssten, um die Stabilität aufrechtzuerhalten“, sagt Fabian sagte. „Wenn wir passive Mechanismen einbauen können, die für Stabilität und für eine hohe Manövrierfähigkeit sorgen, basiert das.“ Wenn wir die Körperhaltung verbessern, können wir ihre Fähigkeiten und die Bandbreite an Verhaltensweisen, die wir erwarten, erheblich verbessern ihnen."
Ein Artikel, der die Arbeit beschreibt, wurde kürzlich veröffentlicht veröffentlicht in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society B.
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