Креветки-богомолы наносят мощнейшие удары во время драки: одном замахом они могут отрубить клешню крабу или пробить раковину улитки — эти навыки ученые решили использовать для создания роботов.
Ученые давно изучают механизмы движения креветок-богомолов: им удалось визуализировать и измерить эти движения, однако сам механизм остается загадкой.
В новой работе исследователей Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона продемонстрировали смоделированную механику удара креветки-богомола и создали робота, который имитирует эти движения.
Многие мелкие организмы могут сверхбыстро двигаться, накапливая упругую энергию и быстро высвобождая ее с помощью защелкивающегося механизма, который похож на мышеловку. Точно так же действует механизм смертельного удара креветки-богомола: она создает давление в мускулах двух булавовидных придатков, в сухожилиях которых расположены склериты, удерживающие мышцы в отведенном положении, одним резким движением высвобождая накопленную энергию.
Ранее было отмечено, что существует небольшая задержка между высвобождением придатков склеритами и продвижением их вперед, однако до нынешнего момента не были однозначно установлены причины такого поведения.
Команда ученых во главе с профессором Робертом Вудом разработала 1.5-граммовую роботизированную модель ракообразного с учетом математических расчетов ее движения. Исследователи нанесли на карту 4 фазы движения механизма, начиная склеритами и заканчивая непосредственно ударом. Как показал эксперимент, придаток какое-то время остается неподвижным после высвобождения защелки до достижения точки центрирования — и только тогда защелка отпускается.
Этот процесс контролирует высвобождение накопленной упругой энергии и увеличивает механическую мощность системы. Геометрический процесс фиксации показывает, как организмы генерируют чрезвычайно высокое ускорение во время столь кратких движений
— рассказывает аспирантка Эмма Стейнхардт.
Несмотря на то, что роботизированный механизм не до конца соответствует скорости удара креветки, он двигается быстрее, чем аналогичные устройства в том же масштабе — конечность робота развивает скорость до 26 метров в секунду.
В будущем ученые надеются продолжить исследования организмов с не менее сложной и интересной механикой движения, как, например, невероятно высокие прыжки лягушек и муравьев рода одонтомахус с мощнейшими жвалами, которые действуют по принципу капканов.
