螳螂蝦是世界上攻擊速度最快的動(dòng)物物種之一，但其如何產(chǎn)生這些致命的、超快速的運(yùn)動(dòng)，長(zhǎng)期以來一直讓生物學(xué)家著迷。哈佛大學(xué)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)建立了一個(gè)模擬這種攻擊方式的機(jī)制，他們認(rèn)為這可能會(huì)給人類技術(shù)帶來新的能力。
為了打出致命的“彈簧鐵拳”，螳螂蝦開始在兩根棍狀掠肢的肌肉中建立壓力。在這些肌肉的肌腱內(nèi)有兩個(gè)小結(jié)構(gòu)，稱為“骨片”。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)的作用就像一個(gè)鎖扣，最初將"彈簧"肌肉向后固定，但隨后允許它們一次性釋放其儲(chǔ)存的能量。因此，掠肢向前出擊的速度比子彈離開槍口還要快。
然而，研究人員以前注意到的一件事是，在“骨片”釋放掠肢和掠肢向前移動(dòng)之間有一個(gè)輕微的延遲。為了更好地了解這有什么作用，由Robert Wood教授領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)建造了一個(gè)1.5克的“機(jī)器人”，復(fù)制了螳螂蝦的攻擊機(jī)制。
盡管該裝置并不完全符合螳螂蝦的“出拳”速度，但它能夠比在相同規(guī)模下建造的任何其他類似裝置移動(dòng)得更快--其機(jī)械臂的速度達(dá)到了每秒26米（85英尺）。此外，與蝦的情況一樣，人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)器人的相當(dāng)于“骨片”的東西被釋放時(shí)，在機(jī)械臂向前射出之前會(huì)有一個(gè)延遲。
通過分析螳螂蝦和機(jī)器人的超慢鏡頭，科學(xué)家們得出結(jié)論：在“骨片”釋放后，肌肉本身的結(jié)構(gòu)起到了一種輔助鎖扣的作用。這樣的安排有助于控制掠肢的運(yùn)動(dòng)，將它們精確地固定在原地，直到它們達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)，然后向前射出。
“這個(gè)過程控制了儲(chǔ)存的彈性能量的釋放，實(shí)際上增強(qiáng)了系統(tǒng)的機(jī)械輸出，”研究生Emma Steinhardt說。"幾何鎖存過程揭示了生物體如何在這些短時(shí)的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生極高的加速度，如‘出拳’。"
現(xiàn)在研究人員希望，對(duì)螳螂蝦的這種新認(rèn)識(shí)有朝一日能夠?qū)е聶C(jī)器人和其他設(shè)備的功能增加。
關(guān)于這項(xiàng)研究的論文最近發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上，杜克大學(xué)的科學(xué)家也參與了這項(xiàng)研究。
https://www.pnas.org/content/118/33/e2026833118
