На бурных реках обитает клоп-быстряк (Rhagovelia obesa) размером с рисовое зерно. Это насекомое перемещается по поверхности воды с феноменальной скоростью и маневренностью, покрывая до 120 длин своего тела в секунду и совершая резкие повороты всего за 50 миллисекунд. Его движения настолько хаотичны и быстры, что со стороны кажется, будто он не скользит, а летит над водой.
Ключ к его способностям кроется в уникальном строении средних лапок, оснащенных ажурными веерами. Эти веера функционируют как весла, позволяя насекомому эффективно грести, делать рывки и разворачиваться на водной глади.
Каждый такой веер состоит из плоских лентовидных щетинок, называемых барбами, которые, в свою очередь, усеяны еще более мелкими ворсинками — барбулами. Эта сложная структура является не просто украшением, а высокоэффективным механическим инструментом.
Исследование показало, что движение этих вееров полностью пассивно и не контролируется мышцами насекомого. Их работа основана исключительно на физических силах. Когда лапка касается воды, естественная упругость барбов и барбул заставляет их мгновенно распрямляться, раскрывая веер.
Обратный процесс происходит, когда клоп поднимает лапку из воды. В этот момент капиллярные силы — взаимное притяжение молекул воды к волокнам — преодолевают упругость конструкции. Вода стягивает барбы и барбулы вместе, плотно закрывая веер. Этот механизм аналогичен поведению кисти художника: ее щетинки расходятся в воде и собираются в острый кончик, когда ее вынимают.
Открытие пассивного механизма принадлежит Виктору Ортеге-Хименесу, биомеханику из Калифорнийского университета в Беркли. Результаты его работы были опубликованы 21 августа в журнале Science.
Для подтверждения своей гипотезы Ортега-Хименес провел изящный эксперимент. Он подвесил отделенную лапку клопа на волоске своей жены и опустил ее в каплю воды. Веер «с поразительной энергией распахнулся» всего за 10 миллисекунд, убедительно доказав, что для его раскрытия не требуется никаких мышечных усилий.
Это открытие вдохновило ученых из Университета Аджу и Технологического института Джорджии на создание робота, способного передвигаться по воде. Инженеры сконструировали роботизированные лапки с веерами, которые в точности имитировали пассивный механизм Rhagovelia obesa.
Испытания показали, что робот, оснащенный такими веерами, значительно превосходил версию без них. Он совершал более резкие повороты и скользил дальше после одного толчка, полностью подтвердив эффективность природного дизайна.
По мнению Ортеги-Хименеса, данная технология имеет значительный потенциал для практического применения. Подобные роботы могут быть использованы для экологического мониторинга рек и ручьев, а также для поиска выживших в зонах затопления, где маневренность и энергоэффективность имеют решающее значение.
Изображение носит иллюстративный характер
Ключ к его способностям кроется в уникальном строении средних лапок, оснащенных ажурными веерами. Эти веера функционируют как весла, позволяя насекомому эффективно грести, делать рывки и разворачиваться на водной глади.
Каждый такой веер состоит из плоских лентовидных щетинок, называемых барбами, которые, в свою очередь, усеяны еще более мелкими ворсинками — барбулами. Эта сложная структура является не просто украшением, а высокоэффективным механическим инструментом.
Исследование показало, что движение этих вееров полностью пассивно и не контролируется мышцами насекомого. Их работа основана исключительно на физических силах. Когда лапка касается воды, естественная упругость барбов и барбул заставляет их мгновенно распрямляться, раскрывая веер.
Обратный процесс происходит, когда клоп поднимает лапку из воды. В этот момент капиллярные силы — взаимное притяжение молекул воды к волокнам — преодолевают упругость конструкции. Вода стягивает барбы и барбулы вместе, плотно закрывая веер. Этот механизм аналогичен поведению кисти художника: ее щетинки расходятся в воде и собираются в острый кончик, когда ее вынимают.
Открытие пассивного механизма принадлежит Виктору Ортеге-Хименесу, биомеханику из Калифорнийского университета в Беркли. Результаты его работы были опубликованы 21 августа в журнале Science.
Для подтверждения своей гипотезы Ортега-Хименес провел изящный эксперимент. Он подвесил отделенную лапку клопа на волоске своей жены и опустил ее в каплю воды. Веер «с поразительной энергией распахнулся» всего за 10 миллисекунд, убедительно доказав, что для его раскрытия не требуется никаких мышечных усилий.
Это открытие вдохновило ученых из Университета Аджу и Технологического института Джорджии на создание робота, способного передвигаться по воде. Инженеры сконструировали роботизированные лапки с веерами, которые в точности имитировали пассивный механизм Rhagovelia obesa.
Испытания показали, что робот, оснащенный такими веерами, значительно превосходил версию без них. Он совершал более резкие повороты и скользил дальше после одного толчка, полностью подтвердив эффективность природного дизайна.
По мнению Ортеги-Хименеса, данная технология имеет значительный потенциал для практического применения. Подобные роботы могут быть использованы для экологического мониторинга рек и ручьев, а также для поиска выживших в зонах затопления, где маневренность и энергоэффективность имеют решающее значение.
