蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，來自加州大學(xué)伯克利分校、佐治亞理工學(xué)院(Georgia Institute of Technology)和韓國亞洲大學(xué)(Ajou University in South Korea)的合作研究團隊發(fā)現(xiàn)，水黽(Rhagovelia)獨特的扇形螺旋槳——使它們能夠在湍急的溪流中滑行——可以像畫筆一樣被動地開合，速度比眨眼快十倍。受這一生物創(chuàng)新的啟發(fā)，該團隊開發(fā)了一種昆蟲級機器人，它內(nèi)置了可自我變形的風(fēng)扇，可以模仿水黽的敏捷動作。這項研究強調(diào)了自然選擇塑造的生物適應(yīng)性形態(tài)和功能如何能夠增強水黽和生物工程機器人的運動能力和耐力，而無需增加額外的能量成本。

Rhagovelia水黽在水黽中獨樹一幟，因為這些毫米級大小的半水生昆蟲在其推進腿上使用特殊的扇形結(jié)構(gòu)，使其能夠快速轉(zhuǎn)彎和爆發(fā)速度。

“疫情期間，我在肯尼索州立大學(xué)做博士后工作時，第一次看到波紋蟲就被深深吸引了，”加州大學(xué)伯克利分校的綜合生物學(xué)家、該研究的主要作者Victor Ortega-Jimenez說道?！斑@些微小的昆蟲在湍急的水流表面快速掠過和旋轉(zhuǎn)，以至于它們看起來就像飛行的昆蟲。它們是怎么做到的？這個問題一直縈繞在我的心頭，我花了五年多的時間與它們進行深入的合作才找到答案。”

在此之前，人們一直認(rèn)為這些扇形體完全由肌肉運動驅(qū)動。然而，發(fā)表在期刊《Science》上的一項研究報告稱，Rhagovelia扁平的帶狀扇形體可以利用表面張力和彈力被動變形，而無需依賴肌肉能量。Ortega-Jimenez博士表示:“首次觀察到孤立的扇形結(jié)構(gòu)在接觸水滴后幾乎瞬間被動膨脹，這完全出乎意料?！?/p>

這種腿部收回時的可折疊性和推進時的剛性的非凡結(jié)合，使得這些昆蟲能夠在短短50毫秒內(nèi)完成急轉(zhuǎn)彎，并以高達每秒120個體長的速度移動，堪比蒼蠅的快速空中機動能力。

Ortega-Jimenez博士于2020年離開肯塔基州立大學(xué)加入佐治亞理工學(xué)院，他將這個項目以及對Rhagovelia蟲的初步觀察結(jié)果提交給了Saad Bhamla博士。

“我看到了一個隱藏在顯而易見的發(fā)現(xiàn)。我們常常認(rèn)為科學(xué)是天才們獨自進行的運動，但這與事實相去甚遠?，F(xiàn)代科學(xué)的核心是由充滿好奇心的科學(xué)家組成的跨學(xué)科團隊，他們跨越國界和學(xué)科，共同研究自然，并設(shè)計出新的仿生機器?！盉hamla博士說道。這項跨學(xué)科的研究持續(xù)了五年多，融合了實驗生物學(xué)、流體物理學(xué)和工程設(shè)計。

受水紋蟲啟發(fā)，打造一款昆蟲大小的機器人是一項重大挑戰(zhàn)，尤其因為風(fēng)扇的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計仍是一個謎。亞洲大學(xué)的Dongjin Kim博士和Je-Sung教授使用掃描電子顯微鏡捕捉到了風(fēng)扇的高分辨率圖像，最終取得了突破，揭開了這一謎團的答案。

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