Bingkai kecil burung kolibri memberikan bayangan besar di atas industri drone dan kendaraan udara — penerbangan mereka yang dapat dikenali, tepat, dan manuver melayang yang telah lama digunakan sebagai inspirasi untuk sayap buatan dan baling-baling lainnya. Meski begitu berpengaruh, bagaimanapun, banyak dari apa yang dipahami tentang pergerakan burung sebagian besar diambil dari pengamatan aktivitas penerbangan di lingkungan kehidupan nyata dan buatan.

Pengetahuan yang relatif terbatas itu telah dikembangkan secara besar-besaran oleh para peneliti di Penn State University baru-baru ini “merekayasa balik” sistem muskuloskeletal sayap burung kolibri untuk memberikan beberapa perincian terbaik mengenai pergerakan hewan unggas kecil. Sekarang, banyak informasi baru tersedia untuk para perancang drone generasi berikutnya.

Untuk menginformasikan metode pemodelan baru mereka, tim menggunakan kombinasi literatur anatomi yang sudah ada sebelumnya, data simulasi dinamika fluida komputasi, dan gerakan sayap yang ditangkap melalui pemindaian mikro-CT dan sinar-X. Mereka kemudian menggabungkan informasi yang berlimpah ini dengan apa yang dikenal sebagai algoritme genetika, program pengoptimalan berdasarkan strategi evolusioner, untuk mendapatkan wawasan baru tentang beberapa aspek terbang burung kolibri yang paling halus.

[Related: Hummingbirds routinely hit 9Gs like it’s no big deal.]

“Kita dapat mensimulasikan seluruh gerakan sayap burung kolibri yang direkonstruksi dan kemudian mensimulasikan semua aliran dan gaya yang dihasilkan oleh sayap yang mengepak, termasuk semua tekanan yang bekerja pada sayap,” kata Bo Cheng, profesor teknik mesin di Penn State. pengumuman universitas awal bulan ini.

Salah satu penemuan utama dari sistem pemodelan baru mereka adalah bahwa otot utama burung kolibri, yang dikenal (serius) sebagai “mesin terbang”, tidak hanya menyebabkan sayap mengepak bolak-balik. Sebaliknya, mereka benar-benar menggerakkan sayapnya dalam tiga arah yang berbeda—atas dan bawah, bolak-balik, serta gerakan memutar atau melempar. Para peneliti menyamakan gerakan tersebut dengan mengencangkan otot inti seseorang saat berolahraga untuk meningkatkan kelincahan dan stabilitas.

“Mereka mengencangkan sayap mereka ke arah pitch dan up-down tetapi menjaga sayap tetap longgar sepanjang arah bolak-balik, sehingga sayap mereka tampak mengepak bolak-balik hanya ketika otot kekuatan mereka, atau mesin terbang mereka, sebenarnya. menarik sayap ke tiga arah,” jelas Cheng. “Dengan cara ini, sayap memiliki kelincahan yang sangat baik dalam gerakan naik turun serta gerakan memutar.”

Meskipun validasi pengujian tambahan masih diperlukan, tim yakin pengamatan mereka suatu hari nanti dapat secara positif memengaruhi kemajuan teknologi drone di masa depan yang mengandalkan biomimikri burung kolibri yang lebih akurat.