Дата публикации: 18 мая 2020 г.

Университет Лидса: могут ли комары помочь лучше ориентироваться в ночи квадракоптерам?

Группа ученых разработала квадракоптер, оснащенный особенной сенсорной системой предотвращения столкновений, по принципу полета комара.

Статья об исследовании опубликована в журнале Sciencе. Работа ученых демонстрирует, как москит избегает препятствий в темноте, ощущая изменения в воздушных потоках, создаваемых взмахами его крыльев.

Международная совместная исследовательская группа, в которую входит доктор Саймон Уокер (Simon Walker) из Университета Лидса (University of Leeds) и возглавляемая профессором Ричардом Бомфри (Richard Bomphrey) из Королевского ветеринарного колледжа (Royal Veterinary College, RVC), использовала понимание сенсорного механизма комара-самца Culex quinquefasciatus для разработки био- вдохновленной системы предотвращения столкновений для автономного квадрокоптера, которая кодирует аэродинамическую информацию на лету.

В исследовании также участвовали Тосиюки Наката (Toshiyuki Nakata) из Университета Тиба, Япония (Chiba University), Патрисио Симоес (Patrício Simões) и Ян Рассел (Ian Russell) из Брайтонского университета (University of Brighton).

Ночные комары перемещаются в темноте, не врезаясь в поверхности. Когда они садятся на людей или животных, они делают это очень осторожно, чтобы оставаться максимально незамеченными. Быть замеченным может означать катастрофу. Поскольку эти ночные комары не могут видеть, что они делают своими глазами, они используют другой сенсорный режим - механосенсинг. 

Комары и другие летающие создания летают, ускоряя воздух вокруг себя, создавая быстрые струи под каждым взмахом крыла. Эти струи меняют форму при наличии препятствий, таких как земля или стены.

Благодаря изысканно чувствительному набору рецепторов у основания усиков на головах комаров, который называется органом Джонстона, комар способен обнаруживать эти изменения в характере воздушного потока. Исследователи назвали это «аэродинамическим изображением». Оно дает москитам картину окружающего мира даже в темноте и в тех случаях, когда они не могут почувствовать поверхность при физическом контакте. 

Команда ученых использовала компьютерное моделирование динамики жидкости, основанное на высокоскоростной регистрации полета комаров, чтобы исследовать влияние земли и стен на потоки воздуха вокруг тела. Они обнаружили тенденцию: органы Джонстона на антеннах очень легко обнаруживают изменения воздушного потока на малых высотах, при этом отклик уменьшается на больших высотах, пока не будет достигнут порог обнаружения.

Используя свои новые данные, исследователи предсказали максимальное расстояние, на котором комар Culex может обнаруживать поверхности: более 20 длин крыльев, что намного больше, чем ожидаемое расстояние для обнаружения на основе существующих аэродинамических моделей.

Доктор Саймон Уолкер из Школы биомедицинских наук в Лидсе сказал: «Комары отличаются от других насекомых с их удлиненными крыльями и чрезвычайно высокой частотой взмахов. Мы уже знаем, что они используют нетрадиционную аэродинамику во время полета, и это исследование является еще одной частью загадки их эволюции, а также вдохновляющей технологией для использования инженерами».

«Важно понимать, как такая значительная группа насекомых ориентируется в пространстве. Если мы хотим жить в будущем, когда все больше и больше работы будет выполняться летательными аппаратами и беспилотными летательными аппаратами, было бы полезно получить некоторое вдохновение от комаров, чтобы сделать наши машины более безопасными при работе вблизи зданий или других объектов инфраструктуры» - сказал профессор Ричард Бомфри. «Нет причин останавливаться на небольших самолетах, эта способность обнаружения поверхности может быть расширена до вертолетов, что делает их немного безопаснее при полете в опасных условиях с плохой видимостью».

Источник: leeds.ac.uk

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →