弹尾虫是一种微小、迷人的半水生无脊椎动物,能够通过令人印象深刻地跳跃自身高度十倍来逃避捕食者,在空中进行 U 型转弯,最后降落在水面上。虽然自然界中有 数千种已知的弹尾虫物种,但这种与跳蚤密切相关的动物仍然是一种相对鲜为人知的生物,尽管它具有惊人的能力。然而,通过更仔细的检查,佐治亚理工学院和韩国亚洲大学的研究人员不仅对该生物的杂技技能有了更好的理解,而且最近还通过他们自己的硬币大小的机器人模仿者成功模仿了这些动作。其意义可能有一天会改善比弹尾虫大小的机器人大得多的机器人的移动能力。作者最近在《国家科学院学报》上 发表了他们的发现。
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据《纽约时报》最近的一篇报道称,生物学家和敏锐的观察者此前认为弹尾虫的躲避行为在很大程度上是随机且不受控制的。弹尾虫体操的关键是一个称为叉状肢(furcula)的微小器官,它拍打下方的水面将动物弹入空中。在起飞后的 20 毫秒内(顺便说一句,这是速度的世界纪录),弹尾虫设法调整自己,以便落在其亲水性腹足(collophores)上——一种能够保持水分并附着在表面的管状附属物,从而使弹尾虫能够舒适地停留在池塘和湖泊上。
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通过结合机器学习和观察,研究人员随后能够构建一个微小、相对简单的机器人,该机器人模仿弹尾虫的动作,甚至能够准确地落在目标上的准确率达到 75%。相比之下,真正的弹尾虫着陆成功率为 85%。
尽管机器人弹尾虫非常小,但其研究成果可能会有助于工程、机器人和流体动力学领域的发展,据部分资助该研究的国家科学基金会项目主任 Kathryn Dickson 在一份新闻稿中 称。研究人员还希望,进一步的微调和研究将使他们能够深入了解各种生物飞行演化的起源,并将其进步应用于用于水上和空中研究的其他微型机器人。