蜘蛛仿生机器人原理图(科学家教一只蜘蛛学习跳跃)

在超过45万种蜘蛛纲动物中,只有13%的蜘蛛会用跳跃的方式攻击猎物。这些会跳跃的蜘蛛能飞越超过自身体长6倍的距离,而人类只能跳跃自身体长的1.5倍。

为了解开蜘蛛的跳跃之谜,英国曼彻斯特大学的一个研究小组训练了一只15毫米长的佛罗里达跳蛛,让这只蜘蛛在一个有障碍的平台上跳过不同的高度和距离,同时用超高速镜头拍摄了蜘蛛跳跃的过程。

蜘蛛仿生机器人原理图(科学家教一只蜘蛛学习跳跃)(1)

研究人员发现,这只佛罗里达跳蛛进行距离少于30毫米的短程跳跃时,优先考虑的是速度和准确性,用低角度的轨迹来减少飞行的时间。在跳跃60毫米的距离时则使用更陡峭的起跳角度优化飞行时间,同时最大限度地减少了力量的消耗。

有意思的是,科学家发现蜘蛛的视觉虽然锐利,但是能看到的距离却很近。这只佛罗里达跳蛛跳跃的最远距离是60毫米,这并不是因为它跳不了更远,而是因为它看不清平台对面的情景,因此拒绝跳跃。

这个研究小组最初的目的是想了解除了肌肉力量以外,蜘蛛跳跃时是否借助了血淋巴产生的液压力。但是根据三维CT扫描收集到的数据显示,和其他节肢动物一眼,蜘蛛也是使用急性肌肉收缩进行跳跃的,血淋巴液压力起到的作用很小。

研究小组还试图用三维CT扫描建立蜘蛛腿和身体结构的比例模型,从而将蜘蛛的跳跃机制复制到微型机器人上,让机器人具有远距离跳跃并且准确抓取物体的能力。但是这次尝试又失败了。他们制作出来的跳跃装置虽然比例和材料都对,但是在测试中根本达不到预期效果。最后研究人员只好承认,目前的电子控制装置仍旧无法与自然力量匹敌。

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