線蟲是一種直徑不足人類發(fā)絲的微小生物，憑借獨特的身體扭結(jié)機制，在無腿條件下實現(xiàn)了雙向彈跳的非凡能力。線蟲是地球上數(shù)量最龐大的生物種群之一，廣泛分布于自然環(huán)境和動植物體內(nèi)。雖然可能引發(fā)宿主疾病，但其寄生特性也具備應用價值，農(nóng)民和園藝工作者常利用線蟲替代農(nóng)藥防治害蟲。
近日，美國佐治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)團隊通過高速攝像首次捕捉到其運動細節(jié)：當線蟲收緊軀體形成特定扭結(jié)時，能將彈性勢能積蓄并瞬間釋放，以自身體長20倍的驚人高度躍向目標方向。
這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了自然界最微小跳躍者的運動密碼，更顛覆了傳統(tǒng)認知。通常被視為功能缺陷的“扭結(jié)”現(xiàn)象，竟成為其能量驅(qū)動的核心機制。這種突破性的生物力學策略，為仿生機器人設計提供了全新樣本。
佐治亞理工學院研究團隊通過高速攝像觀察到線蟲通過扭結(jié)身體的運動機制后，受線蟲彈跳機制的啟發(fā)，科學家們成功仿制了這種運動模式，研制出首款可雙向跳躍的無腿軟體機器人。
該裝置以硅膠為主體嵌入碳纖維脊柱，通過模擬線蟲的扭結(jié)形變—儲能—釋放過程，實現(xiàn)了垂直3米、多向可控的跳躍性能。
相較于傳統(tǒng)剛性機器人，這種仿生設計兼具輕量化與高適應性，其彈性結(jié)構(gòu)能承受反復形變沖擊，為復雜地形探索開辟新路徑。
該成果不僅驗證了生物力學原理在工程領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化潛力，更預示著下一代跳躍機器人將在深空探測、災難救援等場景中突破運動極限。
佐治亞理工學院的這項研究成果已發(fā)表于《科學機器人》期刊。研究人員表示，該發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)可在復雜地形實現(xiàn)多方向、多高度跳躍的機器人系統(tǒng)。
論文共同第一作者、化學與生物分子工程學院(School of Chemical and Biomolecular Engineering (ChBE))博士后研究員Sunny Kumar表示，線蟲是令人驚嘆的生物，其軀體直徑不足人類發(fā)絲。這種無腿生物卻能實現(xiàn)相當于自身體長20倍的跳躍高度，若按人類比例換算，相當于躺在地面突然躍上三層樓高。
論文的另一位共同第一作者是現(xiàn)任美國加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究員Victor Ortega-Jimenez。他通過高速攝像發(fā)現(xiàn)，線蟲通過不同身體彎曲形態(tài)實現(xiàn)定向跳躍。并花費一年時間建立可靠方法，首次實現(xiàn)對這些微小生物跳躍過程的持續(xù)觀測和精細拍攝。
論文共同第一作者、化學與生物分子工程學院(School of Chemical and Biomolecular Engineering (ChBE))博士后研究員Sunny Kumar表示，線蟲是令人驚嘆的生物，其軀體直徑不足人類發(fā)絲。這種無腿生物卻能實現(xiàn)相當于自身體長20倍的跳躍高度，若按人類比例換算，相當于躺在地面突然躍上三層樓高。
論文的另一位共同第一作者是現(xiàn)任美國加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究員Victor Ortega-Jimenez。他通過高速攝像發(fā)現(xiàn)，線蟲通過不同身體彎曲形態(tài)實現(xiàn)定向跳躍。并花費一年時間建立可靠方法，首次實現(xiàn)對這些微小生物跳躍過程的持續(xù)觀測和精細拍攝。
研究表明，未來工程師可利用碳纖維等材料構(gòu)建彈性系統(tǒng)，通過可控扭結(jié)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在復雜地形的跳躍移動。
佐治亞理工學院研究團隊強調(diào)，近期已有跳躍機器人登陸月球，更多同類設備正被開發(fā)用于搜救任務。實驗室持續(xù)探索生物特殊運動機制，并通過仿生機器人實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化。
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