Mikromaszyny inspirowane chrząszczami

Mikromaszyny inspirowane chrząszczami mogą wpłynąć na technologię lotniczą, wykorzystując pasywne oraz energooszczędne mechanizmy skrzydeł.

Najnowsze badania dotyczące sposobu, w jaki chrząszcze rohatyńce rozkładają i składają swoje tylne skrzydła, wykazują, że proces ten jest pasywny i nie wymaga aktywności mięśniowej. Odkrycia te, opublikowane w czasopiśmie *Nature*, mogą przyczynić się do poprawy konstrukcji latających mikromaszyn.

Spośród wszystkich owadów latających, chrząszcze wykazują najbardziej złożone mechanizmy skrzydeł, obejmujące dwa zestawy skrzydeł: para twardych przednich skrzydeł zwanych pokrywami (elytra) oraz zestaw delikatnych membranowych skrzydeł tylnych. Chociaż istnieje obszerna literatura na temat sposobu złożoności ich skrzydeł, niewiele wiadomo na temat tego, jak chrząszcze rozkładają i składają swoje tylne skrzydła.

Wcześniejsze badania sugerowały, że mięśnie tułowiowe napędzają ruch podstawy skrzydeł tylnych chrząszczy, jednak brakowało dowodów eksperymentalnych na poparcie tej teorii. Aby wypełnić tę lukę badawczą, Hoang-Vu Phan i jego współpracownicy połączyli użycie kamer o wysokiem odświeżaniu z dynamicznie podobnym robotem latającym.

Badacze zaobserwowali, że chrząszcze rohatyńce używają pasywnych mechanizmów, w tym swoich pokryw, podczas rozkładania i składania skrzydeł. Proces rozkładania skrzydeł jest dwuetapowy: uniesienie elytr częściowo uwalnia skrzydła tylne w sposób przypominający sprężynę, a następnie ruch trzepoczący wprowadza skrzydła tylne w pozycję lotu. Podczas składania skrzydeł chrząszcze również wykorzystują okryw do pasywnego opuszczania skrzydeł tylnych do pozycji spoczynkowej.

Zainspirowani swoimi obserwacjami, autorzy stworzyli mikroroboty naśladujące pasywne rozkładanie i składanie skrzydeł chrząszczy. Roboty z powodzeniem startowały i utrzymywały się w locie. Odkrycia sugerują, że przeniesienie pasywnych procesów skrzydeł tylnych chrząszczy do projektu robotów trzepoczących może poprawić zdolności małych robotów, które muszą działać w ograniczonych lub zagraconych przestrzeniach.

Innowacje mają potencjał do szerokiego zastosowania w różnych dziedzinach. Na przykład, mikroroboty inspirowane chrząszczami mogą być używane w misjach ratunkowych, gdzie muszą poruszać się w zniszczonych budynkach lub trudno dostępnych miejscach. Mogą również znaleźć zastosowanie w badaniach środowiskowych, dostarczając cennych danych z miejsc, które są niedostępne dla większych robotów.

Badania również pokazują, jak nauka może czerpać inspirację z natury do tworzenia zaawansowanych technologii. Pasywne mechanizmy obserwowane u chrząszczy mogą przyczynić się do rozwoju bardziej efektywnych i energooszczędnych mikromaszyn, które mogą działać w trudnych warunkach.

Odkrycia dotyczące pasywnych mechanizmów rozkładania i składania skrzydeł chrząszczy rohatyńców mogą znacząco wpłynąć na projektowanie przyszłych latających mikromaszyn. Dzięki badaniom Hoang-Vu Phana i jego zespołu, możliwe jest tworzenie mikrorobotów, które naśladują te naturalne procesy, co otwiera nowe możliwości dla ich zastosowania w różnych dziedzinach, od misji ratunkowych po badania środowiskowe. W ten sposób nauka i technologia mogą korzystać z mądrości natury, aby rozwijać innowacyjne rozwiązania technologiczne.

Szymon Ślubowski