En minirobot som avslöjar noshörningsbaggens hemligheter och imiterar dess förmåga har skapats

Katya da Mosca, Russia - Wikimedia commons - CC BY-SA 2.0

Ett team forskare inspirerades av noshörningsbaggen för att skapa en minirobot som imiterar dess mest extraordinära flygegenskaper.

Öppningen av det passiva området vid vingarna på noshörningsbaggen

I naturen finns det en insekt som kallas noshörningsbagge, vars flygegenskaper har en karaktär som vi kan definiera "speciell": den kan veckla ut och stänga sina bakre vingar utan hjälp av muskler. En egenskap som bara denna varelse besitter och som har fångat uppmärksamheten hos ett internationellt team forskare, som bestämde sig för att skapa en mikrorobot som kan flaxa med vingarna på samma sätt som en noshörningsbagge och imitera samma passiva öppning av vingarna.

Målet? Visa att detta unika läge kan producera ett kontrollerat flygmönster med hög stabilitet. För att ge liv åt detta projekt, studerade forskarna Allomyrina dichotoma-insekter under flygning och filmade deras rörelser i slow motion med speciella synkroniserade höghastighetskameror. De skapade sedan miniroboten som kan öppna och dra in vingarna med samma teknik.

Mikroroboten replikerar den bevingade noshörningsbaggens flygteknik

nature

Genom studien upptäckte teamet att noshörningsbaggen använder elastisk energi och flaxande kraft för att passivt sprida sina bakre vingar under flygning, medan den för att dra in dem använder de kraftiga och robusta främre vingarna, de så kallade elytra, snarare än bröstmusklerna. Baserat på denna information, replikerade forskarna samma modus operandi i mikroroboten och imiterade framgångsrikt inte bara vingöppningen under lyft, utan också under flygningen i luften och tillbakadragningen av vingarna under landning eller för att undvika en kollision.

Dessa resultat, enligt teamet, berikar vår kunskap om flygläget hos bevingade insekter och banar väg för skapandet av mikrorobotar. För dessa levande varelser är vingar väsentligt för en mängd viktiga aktiviteter, som att söka föda eller fly från rovdjur. Dessa instrument är väldigt ömtåliga, och samtidigt grundläggande, därför måste de skyddas: för att uppnå detta drar många insekter in dem mot kroppen och undviker på så sätt eventuell skada i ögonblicket då flygning inte är förutsedd.

Centrifugalkraften och hemligheten med den bevingade noshörningsbaggen

Tidigare forskning hävdar att öppningen och indragningen av vingarna hos bevingade noshörningsbaggar reglerades av muskler, men det bevisades aldrig. I själva verket öppnar denna skalbagge sina vingar i två distinkta ögonblick: i det första höjs elytran helt och omedelbart därefter sker den partiella öppningen av de bakre vingarna, vilket verkar bestämmas av den elastiska energin  som fångas upp snarare än av användning av muskler.

I ett andra moment flaxar de fyra vingarna synkront, med en fullständig öppning av de bakre vingarna. Enligt teamet gynnar flaxandets centifugalkraft den passiva öppningen av de bakre vingarna. Mikroroboten utvärderade dessa överväganden och var utrustad med en elastisk sena som underlättade stängning och öppning av vingarna som utlöstes under flaxandet. Tack vare denna modell var det möjligt att påvisa att den centrifugalkraft som produceras av enbart vingarnas flaxande räcker för att lyfta dess vingar.