模擬昆蟲飛行造無人機 靠高速攝影捕捉動態軌跡

仿生（biomimicry）是以自然為師，希望從生物身上學習他們生存、行動的策略，並轉化到人類的科技上。其中，昆蟲的拍撲飛行動作，因具有快速起降與高機動性的特點，在無人機等微飛行器逐漸被廣泛運用的現在，更是常被做為仿生的對象；而科學家也利用高速攝影機來分析昆蟲飛行的軌跡。

例如麻省理工學院（MIT）便以蜜蜂為參考，製造出比以往版本更靈活耐用，可用於農作物授粉者的「機器昆蟲」。這台「機器昆蟲」重量比迴紋針還輕，飛行速度卻比同類機器人快得多，還能完成諸如空中翻騰兩週之類的特技動作。

但研究團隊表示，機器昆蟲與真正的昆蟲之間仍然存在差距，例如蜜蜂只有兩隻翅膀，卻能做出快速且高度可控的動作。這些微型飛行器如何更接近和擁有昆蟲飛行的優勢，是現今科學家亟欲解決的課題。

受限於人類肉眼的極限，無法看清楚昆蟲拍翅的動作，以及拍翅的軌跡、速度等重要資訊，便難以模擬其飛行樣態。這時，便需要以高速攝影機來解析飛行動作。

由於高速攝影機採用特殊感光元件及高速畫面處理與儲存系統，可以在短時間內捕捉並處理大量的影像資訊，讓高速攝影機可以突破一般攝影機每秒 24至30 幀（Frame）的限制，拍攝出每秒數千甚至上億幀的影像。

使用高速攝影機便能捕捉昆蟲翅膀快速運動的樣貌，提供精確的數據以模擬和設計仿生飛行器。另外，以高速攝影機捕捉，便能看到不同時間點昆蟲在不同飛行狀態下的力學行為，幫助理解其飛行效率和穩定性。 透過這些數據，不僅更能理解昆蟲的行為，也能對仿生技術提供更多不同的視野，進而針對某些特殊的需求，如情報偵察、惡劣環境飛行等，研發出更具應用優勢的飛行器。

^{資料提供：工業應用部 陳宗賢／編輯：楊雅棠}