南澳大利亚大学的研究人员从一种3亿年前的高级飞行器——蜻蜓身上获得了灵感,来解释为什么未来的扑翼无人机可能会在形状、翅膀和传动装置上与蜻蜓相似。


由南加州大学传感器系统教授Javaan Chahl领导的博士生团队,在2020年设计和测试了一种受蜻蜓启发的无人机的关键部件,这种无人机可能匹配这种昆虫在悬停、巡航和特技飞行方面的非凡技能。

受蜻蜓启发 未来的无人机可收集和运送笨拙、不平衡的货物

南萨大学的学生在这个项目上进行远程工作,在家里的白板上解决数学公式,将昆虫翅膀的立体照片数字化成3D模型,并使用空闲的房间作为快速原型工作室来测试拍动翅膀的无人机的部分。


他们的研究结果发表在《无人机》杂志上。


查尔教授将蜻蜓描述为“飞行在顶端的昆虫”,他表示,可以从蜻蜓在空中的高超技艺中学到许多工程经验。


蜻蜓在所有飞行领域都非常高效。他们需要这样做。从水下出来直到死亡(最多六个月),雄性蜻蜓会与雄性对手进行永久而危险的战斗。交配需要空中追逐雌性,而且它们要不断躲避捕食者。它们的飞行能力已经进化了数百万年,以确保它们的生存。


它们可以在高速下快速转弯,并在背负超过自身体重三倍的情况下起飞。它们也是自然界中最有效的捕食者之一,锁定、追逐和捕获猎物的成功率高达95%。

受蜻蜓启发 未来的无人机可收集和运送笨拙、不平衡的货物

近年来,无人机的使用激增,广泛用于安全、军事、运输、执法、拍摄,以及最近的健康筛查目的。但与蜻蜓和其他飞行昆虫相比,无人机是粗糙的,耗能巨大。


南澳大学的研究小组模拟了蜻蜓独特的身体形状和空气动力学特性,以理解为什么它们仍然是终极飞行器。


由于完整的蜻蜓是出了名的难以捕捉,研究人员开发了一种光学技术,从博物馆收藏的玻璃陈列柜中拍摄了75种不同种类蜻蜓(蜻蜓)的翅膀几何形状。


在世界上第一次实验中,他们重建了翅膀的3D图像,比较了不同物种之间的差异。


蜻蜓的翅膀很长,很轻,很硬,有很高的升阻比,这给了它们卓越的空气动力学性能。


它们长长的腹部约占体重的35%,也进化出了多种功能。它容纳消化道,参与繁殖,它帮助平衡,稳定和机动性。腹部在它们的飞行能力中起着至关重要的作用。


研究人员认为,一架长得像蜻蜓的无人机可以做很多工作,包括收集和运送笨拙、不平衡的负载,在人类附近安全操作,探索微妙的自然环境,执行长期监视任务。


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