为了激发先进的机器人技术，宾州州立大学机械工程系的研究人员发表了关于飞行昆虫如何颠倒着陆的最完整描述。
该论文今天（10月23日）发表在《科学进展》杂志上。“通过这项工作，我们试图了解苍蝇如何眨眼之间执行颠倒着陆的动作，”论文的主要作者，机械工程助理教授博Bo Cheng如是说。
Bo Cheng认为这可以说是飞行昆虫进行的最困难，最难理解的特技飞行。Bo Cheng说：“最终，我们想在工程学中复制它，但是我们必须首先理解它。”
与宾州州立大学机械工程系助理教授让-米歇尔·蒙古（jean-michel mongeau）和机械工程系博士生潘柳（pan liu）一起，Bo Cheng教授致力于了解苍蝇降落在天花板和移动物体等不同表面上的生物力学和感觉过程。
为了收集数据，研究小组首先使用高速摄影技术检查了苍蝇在飞行室中的倒立着地行为。他们的研究发现，昆虫通常执行四个完全定时的动作以使其上下颠倒：它们提高速度，完成快速的身体旋转动作（类似于车轮），进行大范围的腿部伸展，最后通过腿辅助降落将脚牢牢固定在天花板上时，身体摆动。
高速滚动记录着陆示例的高速视频记录，苍蝇使用侧倾主导的身体动作颠倒着陆。
图片来源：宾夕法尼亚州立大学的Bo Cheng和Pan Liu
图片来源：宾夕法尼亚州立大学的Bo Cheng和Pan Liu
高速视频录制示例以俯仰控制着陆。苍蝇使用俯仰控制的身体动作颠倒着陆。
图片来源：宾夕法尼亚州立大学的Bo Cheng和Pan Liu
图片来源：宾夕法尼亚州立大学的Bo Cheng和Pan Liu
研究人员还认为，这些动作是由苍蝇在接近其理想着陆点时所感知到的一系列复杂的视觉和感官线索来推动的。蒙戈说：“眨眼间，这些苍蝇就可以完全颠倒它们的身体和土地，这是非常壮观的。” “我们一直都在观察它的发生，但是我们已经证明了操纵的复杂性。机器人能够做到这一点引起了很多兴趣。”
示例纵向身体摆动主导着陆的高速视频记录。一只苍蝇利用大的纵向腿辅助秋千上下颠倒着陆。
图片来源：宾夕法尼亚州立大学的Bo Cheng和Pan Liu
图片来源：宾夕法尼亚州立大学的Bo Cheng和Pan Liu
但是，当前的机器人技术严重缺乏执行相同操纵所需的速度和效率。高速视频记录示例性的侧身摆动主导着陆。一只苍蝇利用大的腿部侧向侧向秋千上下颠倒着陆。
Mongeau说：“我们以自然为灵感。” “这有助于推动工程学的基础科学，了解苍蝇如何解决这些问题，以便我们将其应用于未来的技术。”除了推进机器人技术外，这项工作的意义也可以应用于神经科学领域。
实例的高速视频记录由于人体早期旋转而无法着陆。
图片来源：宾夕法尼亚州立大学的Bo Cheng和Pan Liu
图片来源：宾夕法尼亚州立大学的Bo Cheng和Pan Liu
“苍蝇的神经系统如何如此迅速地做到这一点？” 蒙戈说。“这项工作重申了这些动作在极小的神经系统中的执行速度。这些数据可以为理解大脑功能的新假设提供新的依据。”
