新飞行机器人源于甲虫翅膀启发

《自然》31日发表了一项研究，分析了犀金龟如何展开和缩回后翅，表明这一过程无须肌肉活动。该发现有助于改进飞行微型机器人的设计。

在所有飞行昆虫中，甲虫的翅膀机制最为复杂，其包括两组翅膀：一对硬化的前翅，称为鞘翅，以及一组精细的膜质后翅。虽然对甲虫折纸式的翅膀折叠已有大量研究，但人们仍不甚了解它们是如何展开和缩回后翅的。过往研究认为胸部肌肉驱动了甲虫的后翅基部运动，但缺乏支持这一理论的实验证据。

瑞士洛桑联邦理工学院团队结合高速摄像机和动态相似的飞行机器人，来探索这一研究空白。团队观察到，犀金龟在展开和缩回翅膀时使用了被动机制。展开是一个二阶段过程，在这一过程中，甲虫的后翅会以类似弹簧的方式部分弹出，然后拍打的动作会将后翅上升至飞行位置。他们还发现，甲虫会用鞘翅来被动地降低后翅至静止位置。

受到这些观察结果的启发，团队制作了一个模仿甲虫翅膀被动展开与缩回的微型机器人。该机器人成功地起飞并维持了飞行。研究表明，将甲虫后翅的被动过程转化到机器人的扑翼设计，有助于改进需在有限或杂乱空间中运作的小型机器人的能力。