Om geavanceerde robottechnologie te inspireren, onderzoekers van het Penn State Department of Mechanical Engineering hebben de meest complete beschrijving gepubliceerd van hoe vliegende insecten ondersteboven landen.

De krant werd vandaag (23 oktober) gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang "Door dit werk, we probeerden te begrijpen hoe een vlieg de manoeuvres uitvoert om in een oogwenk ondersteboven te landen, " zei Bo Cheng, assistent-professor werktuigbouwkunde en hoofdauteur van het papier.

Het is misschien wel de moeilijkste en minst begrepen acrobatische manoeuvre die wordt uitgevoerd door vliegende insecten, volgens Chen.

"Uiteindelijk, we willen dat repliceren in engineering, maar we moeten het eerst begrijpen, ' zei Chen.

Samen met Jean-Michel Mongeau van Penn State, universitair docent werktuigbouwkunde, en Pan Liu, doctoraalstudent werktuigbouwkunde, Cheng wil de biomechanische en sensorische processen begrijpen die vliegen gebruiken om op verschillende oppervlakken te landen, zoals plafonds en bewegende objecten.

Om hun gegevens te verzamelen, het team onderzocht eerst het omgekeerde landingsgedrag van de vliegen in een vluchtkamer met behulp van high-speed videografie. Uit hun onderzoek bleek dat de insecten meestal vier perfect getimede manoeuvres uitvoeren om ondersteboven te landen:ze verhogen hun snelheid, voltooi een snelle lichaamsrotatiemanoeuvre (vergelijkbaar met een radslag), een ingrijpende beenverlenging uitvoeren en, Tenslotte, land door een beenondersteunde lichaamszwaai wanneer hun voeten stevig op het plafond zijn geplant.

De onderzoekers geloven ook dat deze acties in gang worden gezet door een reeks complexe visuele en sensorische signalen die de vliegen waarnemen wanneer ze hun gewenste landingsplaats naderen.

"In een oogwenk, deze vliegen kunnen hun lichaam volledig omkeren en landen, dat is best spectaculair, " zei Mongeau. "We zien het de hele tijd om ons heen gebeuren, maar we hebben de complexiteit van de manoeuvre aangetoond. Er is veel interesse voor robots om hetzelfde te kunnen doen."

Echter, de huidige robottechnologie mist de snelheid en efficiëntie die nodig zijn om dezelfde manoeuvres uit te voeren.

"We kijken naar de natuur voor inspiratie, "Zei Mongeau. "Dit helpt de fundamentele wetenschap van techniek te stimuleren, om te begrijpen hoe vliegen deze problemen kunnen oplossen, zodat we ze kunnen toepassen op toekomstige technologieën."

Naast de voortschrijdende robotica, de implicaties van dit werk kunnen ook worden toegepast op het gebied van neurowetenschappen.

"Hoe kan het zenuwstelsel van een vlieg dit zo snel doen?" zei Mongeau. "Dit werk herhaalt hoe snel deze manoeuvres worden uitgevoerd binnen een extreem klein zenuwstelsel. Deze gegevens kunnen leiden tot nieuwe hypothesen om te begrijpen hoe hersenen werken."