https://bodybydarwin.com
Slider Image

Fladdermöss använder mini-muskler för att finjustera sina vingar under flykten, och drönare kan också

2020

Bat Wings är kraftfulla saker

Hårtunna muskler inbäddade i huden på sina vingar tillåter fladdermöss som denna jamaicansk fruktfladdermus att ändra vingarnas styvhet och krökning vid olika punkter av vingslaget. Denna observation kan hjälpa till att förbättra utformningen av mekaniska flygytor.

När en fågel eller en fladdermus flyger är det mycket mer som händer än en enkel flappande rörelse. Detta är en del av anledningen till att det tog människor så oerhört lång tid att flyga som en av dem (du kan läsa mer om det här). Den fysiska rörelsen är oerhört komplex med en svag krökning vid axlarna på uppströmmen och nedströmmen. Sedan finns det mindre justeringar, de små justeringarna som hjälper djuret att dyka, sätta på en krona och snabbt gå av.

Fladdermöss är unikt utrustade för detta, svepande och virvlande med exakt precision för att undvika hinder, hitta pollen och frukt och fånga små, oberoende flygande rov. De kan göra det tack vare sina membranvingar, som är gjorda av läderig hud sträckt mellan händerna, underarmarna och axlarna. Membranet fångar luft som en hängflygflygplan - små justeringar kan motsvara stora förändringar under flygningen. Det är bra ur ett evolutionärt perspektiv, eftersom det använder mindre energi. Men det är också svårt att kontrollera vingar som detta; du kan krascha om du inte är försiktig.

Fladdermöss har en mängd unika, svaga muskler som kallas plagiopatagiales proprii inbäddade i sina vingmembran. Forskare har känt till dem i ett sekel, men ingen har förklarat vad de är till för.

Jorn Cheney, en doktorand vid Brown University och huvudförfattare till ett nytt papper om dessa muskler, ville ta reda på det. Han trodde att de antingen kan vara viktiga aktivatorer som arbetar tillsammans för att förvränga och utöva kraft i en fladdermusvinge eller passiva sensorer, låta en fladdermus känna hur mycket dess vinge sträcker sig så att den kan justera sitt flygmönster på ett säkert sätt.

Han använde ett tunt lager flytande latex för att fästa små tunna elektroder på vingarna på tre manliga jamaikanska fruktfladdermöss. När de vaknade från sin anestesi, flög de runt i en vindtunnel medan Cheney filmade dem med 500 bilder per sekund. Här provet:

Det visade sig att PP-musklerna var helt avgörande för kontrollerad flaggermusflygning. De spänns upp på ett fladdermöss nedströms och slappnar av uppströms, agerar i synkroni för att förstyva batten bat wing wing s vinge. De kan till och med anpassa sin böjning och avkoppling enligt batens hastighet, som att växla växlar. När fladdermöss flyger snabbt, spänns musklerna förr i nedströmningscykeln. Allt detta låter fladdermattan göra finjusterade justeringar av sin flygning och göra dem mycket snabbt.

Eftersom fladdermöss har dessa muskler i vingarna, och även ben som också kan kontrollera den allmänna formen, kan de anta valfritt antal profiler, säger Cheney.

Detta är ett intressant fynd för biologi sake sake sake s skull, men det har också konsekvenser för mänskligt utformade flappande flygblad.

I ett annat labb över Brown arbetar ingenjörer med batinspirerade robotar. Doktoranden Joseph Bahlman byggde en 3D-tryckt robotfladderfågel baserad på den mindre hundfasade fruktfladderträ och testade den förra året. Denna vinge inkluderade ett elastiskt membran sträckt över plasttryckta "ben". Nu justerar teamet sin design för att redogöra för de specialiserade musklerna.

Det är ytterligare en knopp som vi måste vända oss nu, säger ingenjörsprofessor Kenneth Breuer, som skrev ett åtföljande uppsats till mini-muskelforskningen. För att kunna använda dessa membranvingar och kunna kontrollera egenskaperna på det sätt som vi misstänker fladdermöss gör, använder dessa muskler, är ett utmärkt tillfälle för biomimetiska system.

Artiklarna visas i Bioinspiration och Biomimetics .

(h / t: David Orenstein och Brown Life Sciences)

Kommer du ihåg att tiden Yosemites brandfall var faktiskt eld?

Kommer du ihåg att tiden Yosemites brandfall var faktiskt eld?

Stellar teleskop för dina rymdälskande barn

Stellar teleskop för dina rymdälskande barn

Dessa är Kinas planer för flytande kärnreaktorer

Dessa är Kinas planer för flytande kärnreaktorer