Collaborative Research: Investigating aerial maneuvers in bat flight using experiments, mathematical modeling, and robotic mimicry

合作研究:利用实验、数学建模和机器人模仿研究蝙蝠飞行中的空中机动

基本信息

  • 批准号:
    2002714
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Bats are known for their aerial acrobatics skills that enable them to maneuver in dense vegetation, to catch preys, and find nutrients. Accomplishing these multitude of functions requires the bats to control, adapt, and coordinate their wing motions, body posture, and internal actions that they engage in while airborne. This project seeks to understand how bats master the integration of kinematics, aerodynamics, and control in such complex aerial behaviors. This would shed light on underlying fluid dynamics and kinematic controls in biology, and also impact the ability for engineers to replicate such abilities in technical systems in the next-generation multiple-functioning drones with flapping flight. The goal of the project is to understand aerial multi-tasking by bats based on comprehensive experiments and mathematical models. The project will obtain experimental data from two different approaches: The morphing wing kinematics of the bats during demanding flight maneuvers and behavioral multi-tasking situations will be recorded with an array of synchronized high-speed cameras and processed with deep learning methods. These biological data will be complemented by experiments with a biomimetic robotic system that will be implemented to mimic the bats' morphing wings and will be used to explore a larger parameter spaces than would be possible with observations of the animals. This will provide insights into the effects of different kinematic patterns. In parallel, mathematical models of flapping flight will be developed to extract the key physics in the sophisticated maneuvers seen the in the experiments. The simulation of flapping flight will further elucidate the trade-off between the energetics and stability of flight. Throughout the project, we will actively disseminate our findings to educate K-12 students and the general public. Since the bat experiments will be performed at the University of Brunei, the project will give participating undergraduate and graduate students unique exposure to the outstanding biodiversity of Borneo's rainforests.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
蝙蝠以其空中杂技技能而闻名,这些技能使它们能够在茂密的植被中机动、捕捉猎物并寻找营养。完成这些多种功能需要蝙蝠控制、适应和协调它们的翅膀运动、身体姿势以及它们在空中进行的内部动作。该项目旨在了解蝙蝠如何在如此复杂的空中行为中掌握运动学、空气动力学和控制的整合。 这将揭示生物学中潜在的流体动力学和运动学控制,并影响工程师在具有扑翼飞行的下一代多功能无人机的技术系统中复制这种能力的能力。该项目的目标是基于综合实验和数学模型了解蝙蝠的空中多任务处理。该项目将从两种不同的方法获得实验数据:在要求严格的飞行动作和行为多任务情况下,蝙蝠的变形翅膀运动学将用一系列同步高速摄像机记录,并用深度学习方法进行处理。这些生物数据将通过仿生机器人系统的实验得到补充,该系统将用于模仿蝙蝠变形的翅膀,并将用于探索比观察动物更大的参数空间。这将有助于深入了解不同运动模式的影响。与此同时,将开发扑翼飞行的数学模型,以提取实验中看到的复杂机动的关键物理原理。扑翼飞行的模拟将进一步阐明飞行能量和稳定性之间的权衡。在整个项目中,我们将积极传播我们的研究结果,以教育 K-12 学生和公众。由于蝙蝠实验将在文莱大学进行,该项目将使参与的本科生和研究生以独特的方式接触婆罗洲雨林出色的生物多样性。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的评估进行评估,认为值得支持。智力价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Special issue: bioinspired fluid-structure interaction
特刊:仿生流固耦合
  • DOI:
    10.1088/1748-3190/acc778
  • 发表时间:
    2023-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Jung, Sunghwan;Godoy
  • 通讯作者:
    Godoy
Slamming dynamics of diving and its implications for diving-related injuries
跳水的猛击动力学及其对跳水相关伤害的影响
  • DOI:
    10.1126/sciadv.abo5888
  • 发表时间:
    2022-07-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Pandey, Anupam;Yuk, Jisoo;Chang, Brian;Fish, Frank E.;Jung, Sunghwan
  • 通讯作者:
    Jung, Sunghwan
Pinch-off dynamics to elucidate animal lapping
夹断动力学阐明动物研磨
  • DOI:
    10.1103/physrevfluids.6.073102
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Jung; Sunghwan
  • 通讯作者:
    Sunghwan
Swimming, flying, and diving behaviors from a unified 2D potential model
来自统一 2D 势模型的游泳、飞行和潜水行为
  • DOI:
    10.1038/s41598-021-94829-7
  • 发表时间:
    2021-08-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Jung S
  • 通讯作者:
    Jung S
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Sunny Jung其他文献

Sunny Jung的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Sunny Jung', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: The Interplay of Water Condensation and Fungal Growth on Biological Surfaces
合作研究:水凝结与生物表面真菌生长的相互作用
  • 批准号:
    2401507
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Actuating and Sensing Objects on a Free Surface
合作研究:驱动和感测自由表面上的物体
  • 批准号:
    2042740
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
MCA: Effects of unsteady wind and surface morphology on the plant transpiration
MCA:不稳定风和表面形态对植物蒸腾作用的影响
  • 批准号:
    2120739
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RAPID: Collaborative Research: New Generation of a Bio-inspired Protective Mask Based on Thermal & Vortex Traps
RAPID:合作研究:新一代基于热的仿生防护口罩
  • 批准号:
    2028075
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: bubble impacting a curved surface: a sustainable way to sanitize produce
合作研究:气泡撞击曲面:农产品消毒的可持续方法
  • 批准号:
    1919753
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Dynamics of leaves with different wettability due to raindrop impact
雨滴影响下不同润湿性叶片的动力学
  • 批准号:
    1903989
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Dynamics of leaves with different wettability due to raindrop impact
雨滴影响下不同润湿性叶片的动力学
  • 批准号:
    1604424
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Characterizing Fluid Properties for Micro/Nano Droplet Using High-Q Whispering Gallery Modes
使用高 Q 回音壁模式表征微/纳米液滴的流体特性
  • 批准号:
    1438112
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Proposal: Long-term dynamics of Water-entry
合作提案:进水的长期动态
  • 批准号:
    1336038
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
How Do Animals Harness Water Entry and Exit Dynamics?
动物如何利用水的进出动力学?
  • 批准号:
    1205642
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

疫情防控流行病学调查中的个人信息隐私保护关键技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
黑龙江省淡水动物产品中食源性寄生虫的调查及溯源研究
  • 批准号:
    31972703
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于缺失数据处理模型和LRS理论的痴呆患病率调查中缺失诊断的估计及校正方法研究
  • 批准号:
    81701067
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
地下水-地表水交互带中控制铵态氮分布和迁移转化的生物和非生物过程的调查、识别及其相互作用研究
  • 批准号:
    41602267
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Y染色体STR和SNP突变率的调查研究及其在法医学中的应用
  • 批准号:
    81401560
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: Investigating the Impact of Video-based Analysis of Classroom Teaching on STEM Teacher Preparation, Effectiveness, and Retention
合作研究:调查基于视频的课堂教学分析对 STEM 教师准备、有效性和保留率的影响
  • 批准号:
    2344791
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Investigating the Impact of Video-based Analysis of Classroom Teaching on STEM Teacher Preparation, Effectiveness, and Retention
合作研究:调查基于视频的课堂教学分析对 STEM 教师准备、有效性和保留率的影响
  • 批准号:
    2344792
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RAPID: Investigating the magnitude and timing of post-fire sediment transport in the Texas Panhandle
合作研究:RAPID:调查德克萨斯州狭长地带火灾后沉积物迁移的程度和时间
  • 批准号:
    2425429
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Investigating Southern Ocean Sea Surface Temperatures and Freshening during the Late Pliocene and Pleistocene along the Antarctic Margin
合作研究:调查上新世晚期和更新世沿南极边缘的南大洋海面温度和新鲜度
  • 批准号:
    2313120
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RAPID: Investigating the magnitude and timing of post-fire sediment transport in the Texas Panhandle
合作研究:RAPID:调查德克萨斯州狭长地带火灾后沉积物迁移的程度和时间
  • 批准号:
    2425431
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 33.77万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了