螳螂蝦是動物王國中最強的生物。它們棒狀的附肢比槍中的加速得更快，只需一擊就可以將螃蟹的手臂從螃蟹上擊落或突破蝸牛殼。眾所周知，這些小而強大的甲殼類動物會戰(zhàn)勝章魚并獲勝。
螳螂蝦如何產(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。高速成像的最新進展使得觀察和測量這些撞擊成為可能，但其中一些機制尚未得到很好的理解。
現(xiàn)在，一個由機器人學(xué)家、工程師和生物學(xué)家組成的跨學(xué)科團隊已經(jīng)對螳螂蝦的拳擊力學(xué)進行了建模，并建造了一個模仿運動的機器人。這項研究揭示了這些好斗的甲殼類動物的生物學(xué)，并為小型但強大的機器人設(shè)備鋪平了道路。
該研究發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊上。
“我們對我們在自然界中看到的如此多非凡的行為著迷，特別是當(dāng)這些行為達到或超過人造設(shè)備所能達到的水平時，”羅伯特伍德說，他是哈里劉易斯和馬林麥格拉思工程與應(yīng)用科學(xué)教授哈佛大學(xué)約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 (SEAS) 和該論文的高級作者。“例如，螳螂蝦攻擊的速度和力量是復(fù)雜潛在機制的結(jié)果。通過構(gòu)建螳螂蝦撞擊附肢的機器人模型，我們能夠以前所未有的細節(jié)研究這些機制。”
許多小型生物——包括青蛙、變色龍，甚至某些種類的植物——通過儲存彈性能量并通過鎖定機制(如捕鼠器)快速釋放來產(chǎn)生超快運動。在螳螂蝦中，嵌入肌肉肌腱中的兩個小結(jié)構(gòu)稱為鞏膜，充當(dāng)附肢的閂鎖。在典型的彈簧加載機構(gòu)中，一旦物理閂鎖被移除，彈簧將立即釋放儲存的能量。
但是當(dāng)鞏膜在螳螂蝦的附肢中解開時，會有一個短暫但明顯的延遲。
“當(dāng)你在超高速相機上觀察撞擊過程時，從骨片釋放到附肢發(fā)射之間有一個時間延遲，”SEAS 的博士后研究員、該論文的共同第一作者 Nak-seung Hyun 說。紙。“就好像一只老鼠觸發(fā)了一個捕鼠器，但它并沒有立即捕捉，而是在捕捉之前有一個明顯的延遲。顯然有另一種機制將附件固定到位，但沒有人能夠通過分析理解另一種機制的工作原理。”
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