@ 2015.10.14 , 18:00

天鹅脖子中发现的摄像秘密

斯坦福工程师通过研究天鹅在飞行时保持头部稳定的原理,开发出了一种用于无人机上的摄像头悬挂装置,从而能拍出稳定而清晰的图像。

天鹅和大雁总是让航空工程师们羡慕不已。即使是一只肥鹅也可以在飞行中展现出惊人的飞行技巧—在转身和用力拍打翅膀时保持头部完全的静止。

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如今,斯坦福大学的工程师利用高速摄像机的连续镜头和计算机模型发现,大天鹅像通过它们像汽车悬架一样复杂的脖子在飞行中稳定头部。这项研究发表在了Journal of the Royal Society Interface上,并且已经影响了一部分研究者来设计更加稳定的无人机摄像头。

所有的鸟类都具有天生的视觉稳定系统,来应对它们飞翔时产生的颠簸。科学家们已经研究了行走和静止状态下鸟类颈部的形态学和头部的运动方式,但是直到现在,在飞行状态下的研究还没有成功。

斯坦福大学机械工程系助理教授David Lentink和他的同事设计了一种方法: 用一只大天鹅飞过湖面的高速摄像机数据和一个计算机模型进行对比计算,模型模拟鸟类颈部缓冲作用,可以消除竖直方向上的扰动。

研究者发现计算出的天鹅颈部的函数非常像汽车悬架在崎岖路段稳定车辆的方式。颈椎和肌肉会在飞行中做出适当的硬度和灵活度调整,即使在微风中,也能被动保持头部的稳定。

“这种简单的机制是一个惊人地发现,毕竟要知道鸟类颈部形态学中要面对大约20块颈椎和每一侧多达200块的肌肉,”这项研究的执行作者Lentink说道。

这项研究帮助斯坦福的学生开发出了一种被动摄像头悬挂系统的样品,可以使无人机拍出更加稳定和清晰的图像。

本文译自 me.stanford.edu,由译者 焦盖盖 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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