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佐治亚理工学院研发可跳跃软体机器人
上传时间: 2025-05-20 10:55:42           浏览量: 97

线虫是一种直径不足人类发丝的微小生物,凭借独特的身体扭结机制,在无腿条件下实现了双向弹跳的非凡能力。线虫是地球上数量最庞大的生物种群之一,广泛分布于自然环境和动植物体内。虽然可能引发宿主疾病,但其寄生特性也具备应用价值,农民和园艺工作者常利用线虫替代农药防治害虫。

  近日,美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)团队通过高速摄像首次捕捉到其运动细节:当线虫收紧躯体形成特定扭结时,能将弹性势能积蓄并瞬间释放,以自身体长20倍的惊人高度跃向目标方向。

  这一发现不仅揭示了自然界最微小跳跃者的运动密码,更颠覆了传统认知。通常被视为功能缺陷的“扭结”现象,竟成为其能量驱动的核心机制。这种突破性的生物力学策略,为仿生机器人设计提供了全新样本。

  佐治亚理工学院研究团队通过高速摄像观察到线虫通过扭结身体的运动机制后,受线虫弹跳机制的启发,科学家们成功仿制了这种运动模式,研制出首款可双向跳跃的无腿软体机器人。

佐治亚大学软体机器人.png

  该装置以硅胶为主体嵌入碳纤维脊柱,通过模拟线虫的扭结形变—储能—释放过程,实现了垂直3米、多向可控的跳跃性能。

  相较于传统刚性机器人,这种仿生设计兼具轻量化与高适应性,其弹性结构能承受反复形变冲击,为复杂地形探索开辟新路径。

  该成果不仅验证了生物力学原理在工程领域的转化潜力,更预示着下一代跳跃机器人将在深空探测、灾难救援等场景中突破运动极限。

  佐治亚理工学院的这项研究成果已发表于《科学机器人》期刊。研究人员表示,该发现有助于开发可在复杂地形实现多方向、多高度跳跃的机器人系统。

  论文共同第一作者、化学与生物分子工程学院(School of Chemical and Biomolecular Engineering (ChBE))博士后研究员Sunny Kumar表示,线虫是令人惊叹的生物,其躯体直径不足人类发丝。这种无腿生物却能实现相当于自身体长20倍的跳跃高度,若按人类比例换算,相当于躺在地面突然跃上三层楼高。

  论文的另一位共同第一作者是现任美国加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究员Victor Ortega-Jimenez。他通过高速摄像发现,线虫通过不同身体弯曲形态实现定向跳跃。并花费一年时间建立可靠方法,首次实现对这些微小生物跳跃过程的持续观测和精细拍摄。

  论文共同第一作者、化学与生物分子工程学院(School of Chemical and Biomolecular Engineering (ChBE))博士后研究员Sunny Kumar表示,线虫是令人惊叹的生物,其躯体直径不足人类发丝。这种无腿生物却能实现相当于自身体长20倍的跳跃高度,若按人类比例换算,相当于躺在地面突然跃上三层楼高。

  论文的另一位共同第一作者是现任美国加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究员Victor Ortega-Jimenez。他通过高速摄像发现,线虫通过不同身体弯曲形态实现定向跳跃。并花费一年时间建立可靠方法,首次实现对这些微小生物跳跃过程的持续观测和精细拍摄。

  研究表明,未来工程师可利用碳纤维等材料构建弹性系统,通过可控扭结结构实现在复杂地形的跳跃移动。

  佐治亚理工学院研究团队强调,近期已有跳跃机器人登陆月球,更多同类设备正被开发用于搜救任务。实验室持续探索生物特殊运动机制,并通过仿生机器人实现技术转化。

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