Droni più efficienti grazie ai pipistrelli


    Sempre più spesso la tecnologia si ispira alla biologia per realizzare dispositivi più efficienti, ad esempio il famoso metodo di chiusura a strappo VELCRO® ispirato dai semi della bardana alpina e il robot LEMUR (Limbed Excursion Mechanical Utility Robot) per effettuare le manutenzioni dei veicoli spaziali della NASA che utilizza un sistema di ancoraggio ispirato alla struttura delle zampe dei gechi. Questo metodo di studio dei processi biologici e biomeccanici della natura prende il nome di biomimetica

    Recentemente un gruppo di ricercatori svedesi ha condotto uno studio sulla tecnica di volo utilizzata da una particolare specie di pipistrelli. Gli scienziati hanno scoperto che la tecnica di volo dei pipistrelli della specie Plecotus auritus (caratterizzati da lunghe orecchie) potrebbe portare a un forte sviluppo tecnologico dei droni.

    Un pipistrello durante la fase di volo. Credit: Anders HedenströmImmagine 1 - Un pipistrello durante la fase di volo. Credit: Anders Hedenström

    Contrariamente a quanto ritenuto finora il dott. Christoffer Johansson Westheim ed i suoi colleghi dell’Università di Lund hanno dimostrato che gli esemplari dei pipistrelli Plecotus auritus (nome comune Orecchione bruno) utilizzano le grandi orecchie per ottenere un'ulteriore spinta durante il volo.

     

    Il dott. Christoffer Johansson è uno scienziato specializzato nello studio del volo dei vertebrati che utilizza metodi moderni (ad esempio l’analisi cinematica 3D, riprese video con telecamere speciali ad alta velocità) e un approccio multi-disciplinare della morfologia funzionale per studiare l’interazione tra la morfologia e l’aerodinamicità degli animali vivi.

    Le grandi orecchie come sistemi aerodinamici per restare in volo

    «Le nostre analisi evidenziano come la corrente d'aria che si produce dietro al corpo di un pipistrello della specie Plecotus auritus accelera verso il basso, questo significa che il corpo e le orecchie generano una spinta verso l’alto (portanza). Questa caratteristica contraddistingue i pipistrelli dalle lunghe orecchie da quelli di altre specie che sono state studiati, le grandi orecchie non creano soltanto forte resistenza aerodinamica, ma aiutano questi animali a restare in volo» sostiene Johansson.

     

    I risultati rendono possibile una maggiore comprensione della tecnica di volo dei pipistrelli, viene messo in evidenza il conflitto evolutivo tra il volare nel modo più efficiente possibile e l’ecolocalizzazione, la capacità cioé di localizzare, riconoscere e stimare la distanza degli oggetti (ostacoli e prede) attraverso l’emissione di ultrasuoni (onde sonore ad elevata frequenza) e di percepirne gli echi risultanti.

    Come viene generata la spinta in avanti dei pipistrelli

    Un'altra scoperta fatta durante gli esperimenti è la modalità che utilizzano i pipistrelli per generare il movimento in avanti in caso di volo a basse velocità.

     

    La spinta in avanti viene prodotta quando le ali vengono tenute in alto e lontano dal corpo alla fine di ogni battito.

     

    Un pipistrello Plecotus auritus diretto verso la ricompensa di cibo. Credit: Anders Hedenström / Lund UniversityImmagine 2 - Un pipistrello Plecotus auritus diretto verso la ricompensa di cibo. Credit: Anders Hedenström / Lund University

     

    «Questo modo specifico di produzione della spinta potrebbe condurre alla realizzazione di meccanismi di controllo aerodinamico per i droni del futuro ispirati da questi animali volanti» scrive il dott. Johansson.

    Come sono stati condotti gli esperimenti

    Gli esperimenti sono stati condotti lasciando liberi di volare alcuni pipistrelli addestrati verso del cibo (posizionato su un’asta, vedi Immagine 2) attraverso una sottile cortina di fumo in una galleria del vento.

    Durante la fase del volo i ricercatori hanno puntato un fascio laser sulla cortina di fumo che si trovava subito dietro al corpo dei pipistrelli scattando delle fotografie delle particelle di fumo illuminate dal laser.

    I ricercatori hanno quindi misurato in che modo si sono spostate le particelle di fumo per calcolare le forze che si sono generate ad ogni battito d’ala dei pipistrelli.

     

     

    Video - Il video mostra un pipistrello mentre vola in una galleria del vento durante uno degli esperimenti. I pipistrelli addestrati hanno volato attraverso la cortina di fumo per raggiungere un bastone con del cibo posizionato su di esso. Nel frattempo i ricercatori hanno rivolto un raggio laser verso il fumo che si trovava subito dietro al corpo dei pipistrelli e hanno fotografato le particelle di fumo illuminate dal laser. I ricercatori hanno misurato in che modo le particelle di fumo si sono spostate e hanno calcolato le forze generate da ogni battito d'ali dei pipistrelli. Credit: Lasse Jakobsen / Lund University

     

    Lo studio del team di ricerca è stato pubblicato sulla rivista Scientific Reports.

     

    Riferimenti:

    L. Christoffer Johansson et al, Ear-body lift and a novel thrust generating mechanism revealed by the complex wake of brown long-eared bats (Plecotus auritus), Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038/srep24886



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