自我工作，類似於翅膀

來自加利福尼亞大學伯克利分校，佐治亞州技術研究院和韓國副校大學的研究人員聯合團隊表明，與Rhagovelia Water Striders的螺旋槳類似的獨特球迷，使他們能夠在快速移動的溪流中滑入快速移動的溪流和近距離的被動，就像污漬頭一樣。

受這一生物創新的啟發，該團隊開發了一個機器人，其中包括昆蟲的規模，其中包括模仿靈活的rhagovelia錯誤的自我閱讀的工程迷。這項研究強調了自然選擇形成的生物適應的形式和功能如何改善水上蒸星和生物英文機器人的運動和耐力，而無需額外的能源成本。

自動風扇增強界面運動

rhagovelia水撇路在水縱梁中是獨一無二的，因為這些半大昆蟲的大小相當於毫米尺寸，在其運動腿上使用專門的通風結構，從而提供了快速的轉彎和速度爆炸。

“當我看到波蘭大學在肯尼索州立大學擔任郵政局的波紋蟲子時，我第一次很感興趣，”現在在加利福尼亞大學伯克利分校，研究的主要作者的綜合生物學家維克多·奧爾特加·吉姆斯說。

Ortega-Himenes先前研究過從非平穩水域跳下大水臭蟲的前景，但Rhagovelia甲蟲卻不同。

“這些微小的昆蟲在動蕩的流動的表面上吵架並迅速轉過，它們類似於飛行昆蟲。它們是怎麼做的？這個問題仍然存在，並且花了五年多的令人難以置信的聯合工作來回答它。”

到目前為止，人們相信這些粉絲專門從肌肉動作中工作。但是，這項研究 出版 v 科學 它報告說，平坦的風扇以膠帶的形式rhagovelia可以被動地變成表面張力和彈性力，而不是依靠肌肉能量。

Ortega Himenes博士說：“這是第一次觀察一個被動風扇，幾乎在與一滴水接觸後立即被動地擴張，這是完全出乎意料的。”

在運動過程中恢復腿部和腿部剛度的這種奇妙組合可以使錯誤在僅50毫秒內進行急劇轉彎，並以每秒長達120個身體長度的速度移動，並與快速的空中飛行飛行蒼蠅競爭。

合作是關鍵

當Ortega Khimenes博士於2020年加入Georgia Tech，離開KSU時，他介紹了Rhagovelia錯誤的項目和初步觀察Saadu Bhamlu博士，他著迷並尋求進一步探索他。正是巴姆拉博士吸引了JE-Sun博士進行合作，為將生物學，物理和機器人技術融入該項目的新機會。

“我看到了真正的發現是如何隱藏的。我們經常認為科學是唯一的運動，但這與事實相距甚遠。現代科學 – 所有關於跨學科科學家的跨學科團隊，共同努力，跨越邊界和學科，研究新機器的自然和工程師與Bio -Infilms的新機器的自然和工程師，” Bhamla博士說。

這些跨學科的工作，實驗生物學的整合，流體和工程設計的物理學持續了五年多。

rhagobot誕生了：下一代的機器人與水撇碼

創建一個受波紋蟲啟發的昆蟲大小的機器人是一個嚴重的問題，尤其是因為風扇的微觀結構設計仍然是一個謎。當AJU大學的Dunzhin Kim博士和Je-Sun教授使用掃描電子顯微鏡刪除了高分辨率風扇的圖像時，這一突破就發生了，因此他們能夠揭示此難題的解決方案。

“最初，我們已經開發了各種圓柱形形狀的粉絲，我們通常會考慮頭髮的外觀，” AZA大學的後班級研究員鄧津·金博士（Dunzhin Kim）以及本研究的主要作者說。

“儘管如此，無法使用圓柱結構來實現粉絲 – 巴斯塔的功能雙重性和柔韌性的折疊。經過無數次嘗試，我們通過開發具有平坦高點的風扇來克服了這個問題。

“我們堅定地懷疑生物迷可能具有類似的形態，最終發現Rhagovelia的迷確實具有帶有嘶啞的嘶啞的微能量，這是沒有以前報導的。這一發現被設計原理所證實，站在我們平坦Hrybbons的人造粉絲後面。

“有了這些理解，他們能夠解碼該天然運動系統的結構基礎和功能，並以機器人形式重新創建它。結果，有一個具有一個毫克的彈性毛皮風扇的工程，該工具將其本身部署自身，該工具整合到一個機器人的機器人中。”

“我們的自我粉絲的機器人迷，僅使用水錶面的力和像生物學的柔性幾何形狀一樣。這是一種機械內置智力的一種形式，在數百萬年的進化中是大自然的一種形式。在這種有效和獨特的機制的小規模機器人中，這將是確保下游的重要機制的小規模機器人。

該研究不僅建立了風扇微觀結構與控制水的控制之間的直接聯繫，而且還為未來的緊湊型半體積機器人設計的基礎是可以研究複雜，迅速介質的供水錶面的基礎。

漣漪蟲的粉絲的結構很快就會崩潰並在水離開水中時再次打開，揭示了前所未有的生物力學雙重性 – 快速部署的高靈活性和高度剛性的牽引力。這種二元性考慮了精細的水生機器人技術的長期限制，例如中風的恢復無效和操縱能力有限。

水上旋風和波浪的草圖

眾所周知，在運動過程中，非面向的水尖（例如，在Gerridae家族中）會產生特徵性的偶極渦旋和毛細管波，而它們將超疏水腿撫摸到水中。

相反，rhagovelia的腫塊甲蟲產生獨特而復雜的渦旋特徵，每次打擊都類似於空氣中處理過的翅膀產生的痕跡。

Ortega Himenes博士說：“好像Ragovelia像希臘神愛馬仕一樣，腳上有微小的翅膀。” “除了基於抵抗力的運動外，還需要未來的研究來確定波浪誤差是否可以通過其通風結構類似地繪製划船。”

這種可能性很吸引人，因為數據表明渦流和co劑分別產生流體動力的上升，以通過毛茸茸的腿和織布腳的腿游泳。

除了這些旋風外，鼻rhovelia誤差還會在腿運動過程中產生對稱的毛細血管波，根據可見的情況，這有助於產生牽引力，以及在身體前部形成的強洋蔥。

站在暴風雨的水面上

自然流構成了一個真正的問題，尤其是對於在該部分邊界上生活和移動的小動物而言。當您避開掠食者，捕捉獵物並找到伴侶時，波浪中的誤差（大約與大米大小相同）應由高度動態，波浪狀和湍流的水進行指導。

這些昆蟲每天承受的相對湍流水平遠遠超過了我們在飛機湍流期間通常經歷的。令人驚訝的是，在二十四個小時內，對實驗室中這些錯誤的監視表現出了顯著的耐力。

奧爾特加·希梅納斯（Ortega Himenes）說：“他們一生都在白天和黑夜度過，只停止成長，朋友或食物。”

在流中檢測到的這些不穩定的條件對於可以有效地穿過這種不可預測的水的設計，對於設計相之間的微型機器人也很重要。

“在設計小型機器人時，重要的是要考慮到它們將在這種情況下起作用的特定環境。在這種情況下，使用該環境的獨特特性，機器人的性能和有效性可以顯著提高。例如，rhagobot可以迅速沿著流動迅速移動，因為它的智力結構是由粉絲所維持的，並且在表面上呈現了表面上的效果，並在表面上賦予了效果。

最後，這些發現可能會對機器人技術產生廣泛的影響，尤其是在環境監測系統的開發中，搜索微動物和能夠使用類似昆蟲的敏感性在憤怒的水接口上導航的設備。