据外媒报道,受微型寄生蠕虫的运动方式启发,佐治亚理工学院(Georgia Tech)的工程师创造出一种5英寸(约12.7厘米)的软体机器人,由一根带有碳纤维脊柱的硅胶棒构成,尽管没有腿,却能跃升至10英尺(约3米)高。研究人员是在观看了线虫将自己扭曲成特殊形状实现前后弹射的高速视频后制作出这种机器人的。

图片来源:Georgia Tech

研究人员在期刊《Science Robotics》上介绍了该软体机器人,并认为该研究成果有助于开发能在不同地形、高度及多方向跳跃的机器人。

论文共同第一作者、化学与生物分子工程学院博士后研究员Sunny Kumar表示:“线虫是一种神奇的生物,它的身体比人类的头发还要细。它们没有腿却能跳跃相当于自身长度20倍的距离。这好比躺着的我突然跃上三层楼高。”

线虫(又称蛔虫)是地球上数量最庞大的生物之一,分布于自然环境及人类、昆虫和动物体内。其寄生可能引发宿主疾病,但有时也具有益处——例如农民和园艺师会利用线虫替代杀虫剂来消灭入侵的昆虫和保护植物。

在进入宿主体内之前,它们附着在宿主上的一种方式就是跳跃。前佐治亚理工学院研究员、现加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)教员Victor Oretega-Jimenez利用高速摄像头观察到,这些生物会根据目标方向将身体弯曲成不同形状。

要实现后跳,线虫会抬高头部,同时收紧身体中部形成扭结,姿态类似人类深蹲动作。随后利用扭曲形态储存的能量实现后空翻式弹跳,如同体操运动员的后空翻。

前跳时则保持头部笔直,在身体另一端形成指向高空的扭结,姿态类似人类的立定跳远准备动作。但与人类不同,线虫是向上弹射。

研究共同第一作者、博士后研究员Ishant Tiwari解释:“扭结通常是致命缺陷——血管扭结会导致中风,吸管扭结就报废,水管扭结会断流。但线虫扭结却能储存能量推动自己弹跳。”

观看完视频后,研究团队制作了跳跃线虫的模型。然后,他们制造了软体机器人来复制线虫的跳跃行为,之后又用碳纤维加固了这些机器人,以加快跳跃速度。

研究团队发现,线虫每次跳跃时,扭结都能储存更多的能量。它们在0.1毫秒的时间内迅速释放能量实现跳跃,而且其身体强度足以支持多次重复该过程。

这项研究表明,工程师可以开发由碳纤维等材料制成的简易弹性系统,这些系统可以承受并利用扭结在各种地形上跳跃。