Секрет кузнечика: робот-амфибия вдохновлен природой

Группа немецких ученых применили удивительные способности китайского рисового кузнечика (Oxya chinensis) для создания роботизированного насекомого, который открывает новые горизонты для развития роботов, способных перемещаться по разнообразным типам местности.

Китайский рисовый кузнечик, обитающий вдоль реки Янцзы, обладает необычным для сухопутных животных умением выполнять акробатические трюки на воде. До недавних пор мало изученный способ его передвижения на поверхности воды и внезапные прыжки из воды были тщательно исследованы в лаборатории. Специалисты анализировали, как именно кузнечики могут так ловко маневрировать в воде, используя две высокоскоростных камеры для съемки 48 попыток прыжков и 54 попыток плавания.

Рисовый кузнечик прыгает из воды

Опираясь на механизмы, благодаря которым кузнечики выполняют акробатические трюки в воде, ученые выявили, что поддержание веса тела за счет гидростатического давления и движущие силы, возникающие при взаимодействии конечностей с водой (гидродинамика), являются ключевыми. Открытие проливает свет на совершенно новый принцип движения, ранее не изучавшийся в контексте технологий, вдохновленных биологическими техниками.

На основе полученных данных команда ученых разработала прототип робота, который, подобно кузнечику, может плавать и прыгать по поверхности воды, регулируя скорость движения своих конечностей. Разработка не только подчеркивает значимость изучения природных механизмов для развития робототехники, но и обещает появление новых типов роботов, способных адаптироваться к различным условиям среды.

Прототип робота на основе строения рисового кузнечика

Ранее ученые уже анализировали два типа передвижения по поверхности воды: один, основанный на поверхностном натяжении, и другой, где основную роль играют динамика конечностей. Однако ни один из способов не считался идеальным для создания роботов из-за сложности воспроизведения и высоких энергетических затрат. В отличие от них, китайский рисовый кузнечик использует уникальное сочетание гидростатических и гидродинамических механизмов, что позволяет ему эффективно передвигаться по воде и выполнять прыжки.