哈佛科學(xué)家創(chuàng)造微型機器人：模仿螳螂蝦的“彈簧鐵拳”機制

2021-08-27 11:42:11來源：cnBeta 關(guān)鍵詞：機器人微型機器人閱讀量：25571

導(dǎo)讀：為了更好地了解這有什么作用，由Robert Wood教授領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)團隊建造了一個1.5克的“機器人”，復(fù)制了螳螂蝦的攻擊機制。

　　據(jù)外媒報道，螳螂蝦是世界上攻擊速度最快的動物物種之一，但其如何產(chǎn)生這些致命的、超快速的運動，長期以來一直讓生物學(xué)家著迷。哈佛大學(xué)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)建立了一個模擬這種攻擊方式的機制，他們認(rèn)為這可能會給人類技術(shù)帶來新的能力。

　　為了打出致命的“彈簧鐵拳”，螳螂蝦開始在兩根棍狀掠肢的肌肉中建立壓力。在這些肌肉的肌腱內(nèi)有兩個小結(jié)構(gòu)，稱為“骨片”。這兩個結(jié)構(gòu)的作用就像一個鎖扣，最初將"彈簧"肌肉向后固定，但隨后允許它們一次性釋放其儲存的能量。因此，掠肢向前出擊的速度比子彈離開槍口還要快。

　　然而，研究人員以前注意到的一件事是，在“骨片”釋放掠肢和掠肢向前移動之間有一個輕微的延遲。為了更好地了解這有什么作用，由Robert Wood教授領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)團隊建造了一個1.5克的“機器人”，復(fù)制了螳螂蝦的攻擊機制。

　　盡管該裝置并不完全符合螳螂蝦的“出拳”速度，但它能夠比在相同規(guī)模下建造的任何其他類似裝置移動得更快--其機械臂的速度達到了每秒26米(85英尺)。此外，與蝦的情況一樣，人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機器人的相當(dāng)于“骨片”的東西被釋放時，在機械臂向前射出之前會有一個延遲。

　　通過分析螳螂蝦和機器人的超慢鏡頭，科學(xué)家們得出結(jié)論：在“骨片”釋放后，肌肉本身的結(jié)構(gòu)起到了一種輔助鎖扣的作用。這樣的安排有助于控制掠肢的運動，將它們精確地固定在原地，直到它們達到一個臨界點，然后向前射出。

　　“這個過程控制了儲存的彈性能量的釋放，實際上增強了系統(tǒng)的機械輸出，”研究生Emma Steinhardt說。"幾何鎖存過程揭示了生物體如何在這些短時的運動中產(chǎn)生極高的加速度，如‘出拳’。"

　　現(xiàn)在研究人員希望，對螳螂蝦的這種新認(rèn)識有朝一日能夠?qū)е聶C器人和其他設(shè)備的功能增加。

　　關(guān)于這項研究的論文最近發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上，杜克大學(xué)的科學(xué)家也參與了這項研究。

　　(原標(biāo)題：哈佛科學(xué)家創(chuàng)造微型機器人：模仿螳螂蝦的“彈簧鐵拳”機制)

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