怎么跳,螳螂式的

年轻螳螂跳跃的新高速视频揭示了它们每次如何干净利落地着陆。
3月12日

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科学家们发现了小螳螂每次在树枝间跳跃时是如何干净利落地着陆的。

剑桥大学的研究人员使用高速摄像机捕捉到了跳伞前、中、后的极其详细的画面。

这一切都是关于控制当跳跃的力量由腿施加时产生的旋转。这是为了确保跳跃者与目标对齐,而不是直接撞向目标。

在跳跃之前,螳螂会通过左右移动头部来扫描目标,以确定它离目标有多远。然后它会弯曲腹部来调整重心,准备起飞。

当腿把它发射到空中时,产生的旋转开始使螳螂旋转。新的视频显示,一旦升空,它就会精确地移动前腿、后腿和腹部,调整和稳定它的方向,以匹配着陆区域。

“四肢和腹部的旋转储存了角动量,”剑桥大学的马尔科姆·巴罗斯教授解释说,“这意味着身体本身不会旋转那么多,保持稳定。”

一旦它到达目标树枝,螳螂用所有的六条腿抓住它,继续前进。

为了更详细地研究这一机制,研究小组构建了一个跳跃螳螂的计算机模型,他们可以以任何他们想要的方式操纵它。通过调整某些参数,他们可以看到如果某些动作受到限制会发生什么。例如,如果螳螂不弯曲腹部,它就不会产生足够的旋转,模型预测它会迎头撞向目标树枝。

下一步是通过限制一只真正的螳螂的运动并记录它的跳跃来测试这一预测。研究小组通过把这只不幸的螳螂的腹部粘在一个固定的位置来做到这一点。结果呢?正如模型预测的那样,螳螂没有足够的旋转,导致了一个壮观的面部植物(谢天谢地,螳螂没有受伤)。

了解这一系列复杂的运动是如何提供空中稳定性的,可以帮助机器人领域。会跳的机器人也会遇到和螳螂一样的旋转问题,但到目前为止,机器人专家还无法设计出解决方案。通过研究螳螂如何解决这个问题,我们可以为未来的机器人开辟新的可能性。

“我们[人类]只是在几十年或几百年的时间里尝试自己设计东西,”巴罗斯教授继续说道,“那么为什么不利用我们之前的东西,数十亿年的历史,提供可能在我们的设计中使用的解决方案呢?”

点击以下链接观看视频:

跳向目标的螳螂:

https://www.youtube.com/watch?v=UMv5pvsrzRU

一只腹部固定的螳螂跳向目标;

https://www.youtube.com/watch?v=06WWoozfACg

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