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北京，7月31日電 —— 在探索自然界奇妙機(jī)制的征途上，科學(xué)家們又取得了一項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)。《自然》雜志今日發(fā)布了一項(xiàng)來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究，該研究深入剖析了犀金龜（一種甲蟲）如何巧妙地展開與縮回其后翅，且這一過程竟然無需依賴肌肉的直接活動(dòng)。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對生物力學(xué)復(fù)雜性的理解，更為微型飛行機(jī)器人的設(shè)計(jì)開辟了新的思路。
長期以來，甲蟲的翅膀折疊機(jī)制因其高度的復(fù)雜性和精巧性而備受關(guān)注。它們擁有一對堅(jiān)硬的鞘翅作為保護(hù)，以及一組輕盈的膜質(zhì)后翅用于飛行。盡管科學(xué)家們對甲蟲翅膀的折紙藝術(shù)般的折疊方式進(jìn)行了大量研究，但關(guān)于后翅具體如何展開與縮回的謎團(tuán)卻一直未能完全解開。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，這一過程由胸部肌肉驅(qū)動(dòng)，然而這一假設(shè)始終缺乏確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
此次，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)利用高速攝像技術(shù)和動(dòng)態(tài)相似的飛行機(jī)器人模型，巧妙地填補(bǔ)了這一研究空白。通過細(xì)致的觀察，研究團(tuán)隊(duì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，犀金龜在展開與縮回后翅時(shí)，實(shí)際上采用的是一種高度優(yōu)化的被動(dòng)機(jī)制。具體而言，后翅的展開是一個(gè)兩階段過程：首先，后翅以類似彈簧的方式部分彈出，隨后通過拍打的動(dòng)作迅速提升至飛行位置；而在縮回時(shí)，則巧妙地利用鞘翅的構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)后翅的平穩(wěn)降落至靜止?fàn)顟B(tài)，整個(gè)過程無需肌肉的直接參與。
受這一自然奇跡的啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)并制作了一款微型機(jī)器人，該機(jī)器人能夠模仿甲蟲后翅的被動(dòng)展開與縮回機(jī)制。在實(shí)驗(yàn)中，這款機(jī)器人不僅成功實(shí)現(xiàn)了起飛，還穩(wěn)定地維持了飛行狀態(tài)，充分展示了這一生物力學(xué)原理在工程技術(shù)領(lǐng)域的巨大潛力。
該研究不僅增進(jìn)了我們對自然界生物飛行機(jī)制的認(rèn)識，更為微型飛行機(jī)器人的設(shè)計(jì)帶來了革命性的啟示。特別是在那些需要機(jī)器人在有限或復(fù)雜空間內(nèi)靈活作業(yè)的場景中，如搜救、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，這一發(fā)現(xiàn)有望顯著提升微型飛行機(jī)器人的性能與適應(yīng)性，開啟微型機(jī)器人技術(shù)的新篇章。
隨著研究的深入，我們有理由相信，自然界的智慧將繼續(xù)引領(lǐng)人類在科技創(chuàng)新的道路上不斷前行，為我們的生活帶來更多驚喜與便利。
