天堂树蛇属于一种非常独特的蛇类,它们能够在空中“飞行”,这可能让那些患有蛇类恐惧症的人感到沮丧。天堂树蛇从东南亚的树枝上起飞后,会将身体压平,使其更符合空气动力学,然后以特定的模式波动,一次飞行可飞到 25 米远。 这是一项令人印象深刻的壮举,但并不一定是科学家们在设计新机器人时会模仿的第一种动物。然而,弗吉尼亚大学和弗吉尼亚理工大学的一组研究人员最近发现了蛇的才能,并使用计算分析来分解其动作的复杂性,以期为机器人移动性带来未来的进步。 [相关:工程师如何教会受蝠鲼启发的机器人蝶泳。] 在发表于《流体物理学》杂志的一篇论文中,该团队首先收集了飞行树蛇的高速视频记录数据,然后将其输入一个旨在分析其动作细节的计算程序中。事实证明,蛇的波动利用了与日常飞盘相同的气流机制——就像飞盘一样,蛇在腹部下方产生高压流,而低压区域在背部上方提供吸力。这种差异使蛇赢得了“飞行”的绰号。 弗吉尼亚大学研究员、论文合著者董海波在一份声明中表示:“蛇的水平波动产生了一系列主要的涡流结构,包括前缘涡流(LEV)和后缘涡流(TEV)。蛇体背部或背部 LEV 的形成和发展对产生升力起着重要作用。” [相关:蜘蛛机器人可能很快就会涌入日本老化的下水道系统。] 一个令人惊讶的发现是,飞蛇飞行距离的诀窍在于空中飞蛇左右移动的频率。一般来说,像天堂树蛇这样的蛇类在树枝间或地面上移动时,每秒会扭动一到两次,通常是为了躲避捕食者。虽然理论上它们可以更快地移动,但增加的运动显然会使它们失去平衡,导致空气动力学性能下降。 不幸的是,研究人员目前还没有测试任何机器人飞蛇原型,但最近的分析为未来的设计师提供了大量信息,使此类创作成为现实。当它们最终问世时,你可以将它们与狗、蜘蛛和章鱼一起加入动物机器人大军中。 |
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