8種受動物啟發設計出的無人機

無人機的飛行：科學家們如何創造更好的飛行器？他們從自然界中尋找靈感，研究發現有翼動物即便是在困難的條件下，也能有效地穿過空氣的適應性變化。現如今的無人機比以往任何時候的都更為複雜，在科學家們探索出更多的昆蟲、 蝙蝠以及鳥類飛行成功的秘密後，將會繼續提高它們的性能。

潛入水中：很多飛行器正展翅高飛，而一種新型的無人機就像水鳥一樣，可以從半空中一躍入水。有翼無人機 (AquaMAV) 擁有能變形的翅膀，當它潛水時，便會將翅膀摺疊起來。這種水生微型飛行器重量僅有200 克，它可以飛向目的地，或是進入水下的目的地，在水下進行短暫的數據收集後，使用噴氣推進的方式將自己推送到空中，然後回到基地。

小憩：在遷移期間，有些鳥能連續飛幾天甚至幾個月不休息，它們如何在長途飛行中補眠的問題長期困擾著科學家們。以前，人們認為長途飛行的軍艦鳥在飛行的過程中，一次只休息一個腦半球——從字面上理解，就是睡覺時睜一隻眼閉一隻眼。但一項新研究對處於長期洄遊行程中的鳥兒，進行了第一次腦部掃描，科學家們發現，在某些時刻，它們完全睡著了，但時間非常短暫，並且是在高空下進行著機械性滑翔。

無聲地飛行：科學家們仔細地觀察貓頭鷹的翅膀，從而了解這些鳥類掠食者如何在飛行中不發出任何聲音。生物學家、 數學家以及工程師們研究貓頭鷹的氣動性能；他們發現，羽毛之間功能性的結合，鑄就了無聲的飛行。他們發現，貓頭鷹翅膀的大尺寸面積允許他們以較慢的速度飛行，以此來減少它們製造的噪音，而羽毛之間的連鎖結構以及天鵝絨般的表面紋理，也能抑制噪音，就如同機翼邊緣滑過空中所留下的痕迹。

危害控制：即使是最穩固的無人機也可能會損壞，因此科學家們正在研究飛行器如何修復；他們正在研究動物如何修復受傷的翅膀，且在此之後依然能飛行——甚至是翼膜受到了嚴重的損傷。研究人員用高速攝像機記錄對失去一邊翅膀的果蠅進行的測試，測試結果表明，果蠅通過改變翅膀上下拍打的幅度，並讓身體傾向受傷的翅膀一側，從而適應在半空中的飛行。

穩定：突如其來的一陣強風會擾亂動物和飛行器的飛行，但科學家發現，即使是在狂風的情況下，蜜蜂仍能堅持飛行覓食。為了了解蜜蜂如何穿過狂風，研究人員將昆蟲置於風洞中，並記錄下他們的飛行動作。他們發現，蜜蜂用不同的反應來調整自己，從而讓自己停留在半空中，其中包括改變翅膀揮動的頻率及振幅，以及多樣化他們飛行時的拍翅對稱性。通過模仿這些技術，飛行器可以提高他們穿過空氣湍流的能力。

一個方向：貼近地面飛行的鳥，將會面臨多變的飛行環境，它們需要迅速地處理視覺的輸入，快速地調整飛行方向，從而避開任何阻攔它們的障礙物。為了找出鳥兒如何機動地調整和目標之間的間隔，同時維持前進的動力，研究人員對鴿子進行了追蹤，觀察它們飛過放置的不同障礙物時的狀態，並在三個維度中記錄它們的動作。他們發現鴿子選定的方向與它們飛翔時的方向密切相關，這樣他們就可以更快地飛行，且更少地調整翅膀揮動的節拍。

正面朝上：有些時候，研究人員會通過研究不會飛行的昆蟲，來了解飛行。竹節蟲幼蟲無翅，但是當他們跌倒時，即使沒有翅膀的幫助，它們也可以使自己懸浮在半空中。科學家觀察發現，當昆蟲掉落時，他們能通過腿部運動與氣流相協調，從而迅速地轉動自己，使自己正面朝上，在0.3秒以內完全扭轉過來。研究人員在他們的研究中解釋道，這項技術可能是在昆蟲飛行進化的早期階段使用到的，它可以提高無人機在空中的敏捷性。

小心縫隙：季節性換羽是鳥類更新羽毛的方式，尚未完成換羽的鳥類仍然需要繼續飛行，而在一些情況下，無視翅膀的狀況可能會受到安全的威脅。研究者們選取了烏鴉家庭中的一隻寒鴉，以飛行的空氣動力學的角度，觀察它在換羽的不同階段的狀態。研究者發現，在換羽期間，鳥類的飛行效率會降低，但鳥類會通過調整翅膀的姿勢來彌補羽毛缺失的情況，這也是一種可以運用於機翼損壞的無人機飛行的策略。