飞行蜜蜂如何完美转弯

如果你的公共汽车在高速急转弯时感到失去了平衡，或者当你在拐角处开得太快时感觉到汽车打滑，你就会体验到离心力的影响。在向前移动的同时向前转动会产生一个力，可以将转动物体拉离转弯方向。你走的越快，转弯越锋利，你经历的离心力就越大，失去控制的可能性就越大。

这就是为什么当我们接近转弯时，我们和其他动物往往会减速。科学家们已经在少数动物中观察到了这种行为;然而，Mandyam Srinivasan教授的实验室是第一个在数学上分析这种现象中速度，曲率和离心力之间关系的实验室。

转动时，蜜蜂保持恒定的离心力

昆士兰大学昆士兰脑研究所的博士生Mahadeeswara Mandiyam和Srinivasan教授的研究使用了一个高速多摄像头系统来捕捉当入口被暂时阻挡时蜂巢外游荡的蜜蜂视频片段，创造了一个“蜜蜂”云蜂巢外面。

这种半户外的“蜜蜂云”实验是同类中的第一个，并且比以前用于研究蜜蜂避免碰撞行为的实验更接近现实。

数学分析高速视频以研究蜜蜂在云中的飞行行为。

Srinivasan教授和Mandiyam先生希望能够更好地理解在不受离心力破坏的情况下保持所需飞行轨迹的复杂机动。

蜜蜂的速度，加速度和转弯锐度均使用矢量微积分计算，以研究蜜蜂在转弯时如何保持控制。

科学家发现蜜蜂在进入转弯时速度会降低，而在退出时会增加。这在数学上证实了对其他动物如果蝇，蝙蝠和马的转向行为的观察。

值得注意的是，无论转弯的尖锐程度或蜜蜂行进的速度如何，蜜蜂都能够在转弯时保持大致恒定的向心加速度，从而最大限度地减少离心力对其飞行路径的影响。向心力将物体拉向转弯中心，而离心力将物体推离中心。

蜜蜂放慢速度以保持力量不变

研究人员假设这种恒定的向心加速是蜜蜂积极努力减少“侧滑”的结果，或者是由于过度的离心力(如公共汽车转得太快而你摔倒)而失去控制的结果。

“当一只蜜蜂转弯时，它会以适当的方式巧妙地降低它的速度，使它所经历的离心力始终保持不变，”Mandiyam先生说。

“转弯越快越好，蜜蜂行进的速度越快，蜜蜂将会经历的离心力越大;蜜蜂在转弯时会减速，从而解决这个问题，”他说。

有趣的是，蜜蜂没有表现出对左转或右转的偏好，这可能是动物避免碰撞的一个重要方面。

研究人员还发现蜜蜂在游荡转弯和与其他蜜蜂的亲密接触期间保持大致相同的加速度，这意味着蜜蜂的转向动力学是相同的，无论背景如何。

研究人员现在正在探索用于在这些近距离转弯期间引导防撞机动的感官信息。

为了创造更好的飞行控制

长期以来，Srinivasan教授和他的实验室都对蜜蜂飞行模式感兴趣。他们希望更好地了解蜜蜂的飞行行为，将其融入具有先进飞行控制和导航能力的空中机器人和地面车辆中。

“我们的主要目标是了解蜜蜂如何避免碰撞，这是我博士的核心目标，”Mandiyam先生说。

“这种理解可以用于机器人，也适用于飞机以及地面车辆。

“如果车辆需要通过一个急转弯，它必须这样做，使离心力在一定的可控范围内，否则它可以在所谓的侧滑中射击。”

“我们可以运用我们的知识，了解蜜蜂如何协调转向这些情况，以避免在空中和地面车辆中出现侧滑。”

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