САН-ФРАНЦИСКО, КАЛИФОРНИЯ — Довольно часто благотворители панировочных сухарей, голубям не нужна воздушная акробатика других-птиц и ястребов тетеревятников, охотящихся на лету через леса. Но эти обычные муниципальные птицы все еще знают, как пройти через ограниченное пространство. Множества скоростных камер отловили маневры голубя на мембране, продемонстрировав два метода, которыми эти птицы могут сжать между другими препятствиями и отделениями, ограничивающими их направления полета, исследователи, о которых информируют тут в пятницу на годовом собрании Общества Интегральной и Сравнительной Биологии. Работа есть частью большого проекта, вовлекающего биологов, математиков и инженеров, пробующих осознать, как птицы летят для постройки роботов, которые могут сделать подобно без людской управления.
«[Голуби] делают довольно много вещей аэродинамически и flightwise, что мы не осознали», говорят Кристен Крэнделл, biomechanist в университете Монтаны, Миссулы, кто не был связан с работой.До недавнего времени большая часть изучений полета птицы взглянуть на то, как птицы летят в прямой линии через ясное воздушное пространство. Но оставаться в живых, птицы должны также знать, как избежать поражать деревья, легкие посты, даже другие стоящие на пути птицы. Любой бортовой независимый робот обязан сделать то же.
Так, бригада в Гарвардском университете настроила совокупность скоростных цифровых фотоаппаратов для наблюдения совершенно верно, как птицы двигаются. Исследователи выбрали голубей, в силу того, что эти птицы легки трудиться с и являются добрыми летчиками, говорит Чарльз Уильямс, постдокторант Гарварда и член группы.Для их опытов Уильямс научил восемь голубей лететь от одной высоты до другого в противоположном финише долгой, узкой помещения.
Пять верхних камер отследили успех птиц через пространство. Любая птица была снабжена оборудованием с маленьким портфелем, содержащим батарею и три весьма мелких датчика светового излучения либо светодиоды.
Уильямс приложил дополнительные светодиоды к голове, законцовкам крыла и кистевым суставам птиц для прослеживания тех частей тела легче. Тогда он поднял бруски на половине пути вниз помещение, заставившая птиц пройти узкое пространство. Осмотрительный, он начал с промежутков между брусками, легко стеснявшимися размаха крыла голубя, примерно 30 сантиметров. В итоге он кинул вызов птицам проходить места, всего 11 сантиметров шириной — эквивалент ширины органа примерно с одним дополнительным сантиметром с обеих сторон. «Что было страно нам, был, как добрый они были при навигации этих промежутков», говорит Уильямс.
В более широких промежутках голуби склонны держать крылья высоко — делающий паузу коротко наверху взмаха крыльев — потому, что они проходят через бруски, Уильямс явился во встречу. Так птицы могут скоро сделать перемещение вниз, когда они проходят, чтобы оказать помощь остаться в воздухе. Но в то время как промежуток есть через чур узким, птицы вместо этого сворачивают крылья, держа их близко к скольжению и груди через. Так они, менее возможно, будут сбиты с курса, обязан они ударять брусок.
Изучение «есть одним из первых во взоре на то, как птицы взаимодействуют с окружающей средой более реалистическим, экологически соответствующим методом», говорит Крэнделл.Потом, Уильямс желает стать еще ближе к действительности методом контроля того, что голуби делают в естественной среде. К тому финишу он проектирует новый портфель, что будет держать те же виды датчиков, что применение смартфонов для сообщения, когда поменять ориентацию экрана в зависимости от того, как пользователь держит его. Он также поместит те датчики на голову и крыло и будет делать запись, как любой датчик перемещается через пространство.
Так он будет в состоянии сообщить совершенно верно, что делает птица, когда она перемещается через лес.Его сотрудник Гарварда, аспирант Иво Рос, применял разное размещение скоростных камер обучаться, как новичок голубей поворачивает воздушное пространство. Для его опытов камеры делали запись птиц со стороны и от мало выше.
Он настроил сети для курса полета с поворотом на 90 ° в нем. Эти четыре птицы удостоверились в надежности, у каждого были броские точки на голове, органе и крыле, разрешившем ему следовать за действиями разных частей органа каждой птицы. Камеры были синхронизированы для взятия 250 кадров в секунду и от тех изображений, Рос смог вернуть положения органа в трех измерениях. Анализ продемонстрировал, что птицы зависят от стабилизирующегося отражения для превращения.
На протяжении полета, когда основное положение трансформаций, орган вращается для соответствия трансформации так, чтобы птица имела возможность сохранить устойчивый пристальный взор. В то время как птицы приближаются к повороту, сперва голова обращается к стороне, и потом орган направляться, наклоняясь и банковское дело для поворота. Сумма превращения органом определяется тем, сколько головы — и его пристального взора — поворачивают к стороне, сказал он.То, что птица может совершить применение, «что, как думали, было несложными отраженными примерами, есть весьма дразнящим», говорят Симон Шпонберг, neuromechanist в университете Вашингтона, Сиэтла. «Отражения были поглощены для трансформации направления».
С изучениями как эти два, «Мы начинаем достигать стратегии, раньше [гарантировал] надежность, стабильность и гибкость» в биологических перемещениях, говорит Шпонберг. «Понимание этих стратегий вправду критически принципиально важно для любого прикладного материала», такие как роботы, которые могут руководить собой в полете. Эти независимые флаеры были бы нужны для изучения малоизвестного ландшафта либо исполнения разведки для спасопераций после того, как землетрясения либо другие стихийные бедствия, говорит ROS.
К тому финишу он и сотрудники Уильямса включают эти результаты оказать помощь выстроить новаторские компьютерные программы, которые направят будущие воздушные роботы.