如果想拥有超强的弹跳力,需要具备什么条件呢?恐怕大家的第一个反应都是:大长腿!想一想好像确实是这样,善于跳跃的动物,无论是袋鼠还是跳蚤,都拥有发达的腿部结构。很多机器人也需要拥有一定的跳跃能力,比如救援机器人需要越过障碍物,深空探测机器人在火星上跌倒了也得想办法自己爬起来。
“机器人主要依靠腿部来摆脱上述这些困境”,美国伊利诺伊大学的机械工程师Aimy Wissa表示,“但是万一机器人的腿坏了怎么办呢?有没有不用腿就能跳起来的方法呢?”科学家们习惯从动物身上找灵感,但是,自然界有不用腿就能跳的动物吗?答案是肯定的。科学家们发现,叩头虫(click beetle)就具备这种能力。自然界中大概有1万种以上的叩头虫,这种小甲虫的头部和身体靠一条铰链样的结构连接在一起。
当你按住它的身体时,叩头虫的头部就会不停地抬起又放下向你“叩头求饶”,并发出出“咔咔”的声响,所以英文名字叫click(象声词)beetle。更绝的是,当叩头虫仰面朝天时,能通过类似的操作,不借助任何腿部的力量一跃而起,并最终正面朝下稳稳降落。为了搞清叩头虫究竟是如何弹跳的,研究人员将一只叩头虫腹部朝上置于桌面,并用高速摄像机记录下了它腾空的过程。跳得这么高,能量从何而来?
原来,叩头虫的身体结构非常特殊,前胸腹板下方有个凸起的刺,二中胸腹板在对应的位置正好有个沟槽。每当叩头虫收缩胸肌时,刺便插入沟槽内,放松时,刺又会从沟槽内弹出。正是借着这股弹力,小甲虫便能轻松完成如视频中的超级弹跳动作,并在下落时伺机展开翅膀,帮助自己平稳降落。如今,科学家们打算模仿叩头虫的结构制作微型机器人,以跳跃代替爬行,对于微型机器人而言,这会是更加快速高效的行进方式。
此外,如果机器人的四肢遭到破坏,也可以利用这种方式快速脱离险境。当然,这种叩头虫机器人不可能完成开头提到的火星探险任务。火星上重力那么小,轻轻一弹,叩头虫机器人就越飞越远,再也回不来了。