哈佛科学家创造微型机器人：模仿螳螂虾的“弹簧铁拳”机制

为了打出致命的“弹簧铁拳”，螳螂虾开始在两根棍状掠肢的肌肉中建立压力。在这些肌肉的肌腱内有两个小结构，称为“骨片”。这两个结构的作用就像一个锁扣，最初将"弹簧"肌肉向后固定，但随后允许它们一次性释放其储存的能量。因此，掠肢向前出击的速度比子弹离开枪口还要快。

然而，研究人员以前注意到的一件事是，在“骨片”释放掠肢和掠肢向前移动之间有一个轻微的延迟。为了更好地了解这有什么作用，由Robert Wood教授领导的哈佛大学团队建造了一个1.5克的“机器人”，复制了螳螂虾的攻击机制。

尽管该装置并不完全符合螳螂虾的“出拳”速度，但它能够比在相同规模下建造的任何其他类似装置移动得更快–其机械臂的速度达到了每秒26米（85英尺）。此外，与虾的情况一样，人们发现，当机器人的相当于“骨片”的东西被释放时，在机械臂向前射出之前会有一个延迟。

通过分析螳螂虾和机器人的超慢镜头，科学家们得出结论：在“骨片”释放后，肌肉本身的结构起到了一种辅助锁扣的作用。这样的安排有助于控制掠肢的运动，将它们精确地固定在原地，直到它们达到一个临界点，然后向前射出。

“这个过程控制了储存的弹性能量的释放，实际上增强了系统的机械输出，”研究生Emma Steinhardt说。"几何锁存过程揭示了生物体如何在这些短时的运动中产生极高的加速度，如‘出拳’。"

现在研究人员希望，对螳螂虾的这种新认识有朝一日能够导致机器人和其他设备的功能增加。

关于这项研究的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》上，杜克大学的科学家也参与了这项研究。