Een micro-robot gemaakt die de geheimen van de neushoornkever onthult en zijn unieke vliegvermogen imiteert
Katya da Mosca, Russia - Wikimedia commons - CC BY-SA 2.0
Een team onderzoekers liet zich inspireren door de neushoornkever om een piepkleine robot te maken door enkele van zijn meest bijzondere vliegeigenschappen na te bootsen.
De passieve spanwijdte van de neushoornkever
In de natuur is er een insect, de neushoornkever, wiens vlucht een bijzonderheid heeft die we als “speciaal” kunnen omschrijven: hij kan zijn achtervleugels uitklappen en sluiten zonder de hulp van spieren. Een eigenschap die alleen dit beestje bezit en die de aandacht heeft getrokken van een internationaal team van onderzoekers, dat een micro-robot wilde maken die net als de neushoornkever met zijn vleugels kan klapperen en dezelfde passieve opening van de vleugels kan imiteren.
Het doel? Aantonen dat deze unieke manier een gecontroleerd vluchtpatroon met een hoge stabiliteit kan produceren. Om het project tot leven te brengen, observeerden de onderzoekers Allomyrina dichotoma insecten tijdens hun vlucht en filmden ze hun bewegingen in slow motion met speciale camera's die op hoge snelheid werden gesynchroniseerd. Vervolgens creëerden ze de minirobot die met dezelfde techniek zijn vleugels kon openen en intrekken.
De micro-robot bootst de vliegtechniek van de gevleugelde neushoorn na
nature
Door het onderzoek ontdekte het team dat de neushoornkever elastische energie en de kracht van de puls gebruikt om zijn achtervleugels passief uit te schuiven tijdens de vlucht, terwijl hij zijn harde en robuuste voorvleugels, dekschilden genoemd, gebruikt in plaats van zijn borstspieren om ze in te trekken. Op basis van deze informatie bootsten de onderzoekers dezelfde modus operandi na in de micro-robot, waarbij ze niet alleen met succes de vleugelverlenging tijdens het opstijgen nabootsten, maar ook de stationaire vlucht in de lucht en het intrekken van de vleugels tijdens de landing of in het zicht van een botsing.
Deze resultaten verrijken volgens het team onze kennis over de vliegmodus van gevleugelde insecten en maken de weg vrij voor de creatie van robots van microformaat. Voor deze levende wezens zijn vleugels essentieel voor een groot aantal vitale activiteiten, zoals het zoeken naar voedsel en het ontsnappen aan roofdieren. Deze instrumenten zijn zeer delicaat, maar tegelijkertijd van fundamenteel belang en moeten daarom worden beschermd: om dit te bereiken vouwen talrijke insecten ze naar het lichaam toe, om zo mogelijke schade te voorkomen wanneer er niet wordt gevlogen.
De middelpuntvliedende kracht van de vleugels is het geheim van de gevleugelde neushoorn
Eerder onderzoek ging ervan uit dat het open- en dichtklappen van de vleugels bij gevleugelde neushoorns door de spieren werd geregeld, maar dit was nog nooit aangetoond. In feite opent deze kever zijn vleugels in twee verschillende momenten: eerst worden de dekschilden volledig opgetild en onmiddellijk daarna is er een gedeeltelijke opening van de achtervleugels, die lijkt te worden bepaald door de opgeslagen elastische energie in plaats van door spiergebruik.
Op een tweede moment klappen de vier vleugels synchroon met een volledige opening van de achtervleugels. Volgens het team bevordert de centrifugale kracht van de slag de passieve opening van de achtervleugels. De micro-robot valideerde deze overwegingen en was uitgerust met een elastische pees die het sluiten en openen van de vleugels vergemakkelijkt en geactiveerd wordt tijdens het slaan van de vleugels. Dankzij dit model kon worden aangetoond dat de centrifugale kracht die alleen al door de vleugelslag wordt opgewekt, voldoende is om de vleugels op te tillen.
