Специалист по авиастроению и бионике Эйми Висса (Aimy Wissa) из Университета Иллинойса и ее коллеги описали биомеханику прыжков жуков-щелкунов, чтобы дать их способности роботам.
В мире существует около десяти тысяч видов жуков, относящихся к семейству щелкунов (Elateridae). Если такого жука перевернуть на спину, он через несколько секунд изгибает тело и со щелчком подпрыгивает, переворачивается в воздухе, чтобы приземлиться уже на ноги. В случае неудачного падения, когда он снова оказывается лежащим на спине, щелкун повторяет попытку. Не будь у щелкунов такой способности, они вовсе не могли бы перевернуться после падения на спину, так как ноги у них очень короткие.
«Прыгательный механизм» щелкуна состоит из выроста на нижней стороне переднегруди, напоминающего шип, а также ямки на среднегруди. В нормальном положении шип вложен в эту ямку. Когда жук оказывается лежащим на спине, он максимально прогибается назад, чтобы шип вышел из ямки. Затем он с силой сгибается, вновь загоняя отросток в ямку (в этот момент слышен звук щелчка). Поскольку удар приходится как раз напротив упругого основания надкрылий, жука подбрасывает вверх.
В ходе исследования ученые подробно рассмотрели, как прыгают представители четырех видов щелкунов (Alaus oculatus, Ampedus nigricollis, Ampedus linteus и Melanotus spp.). Делалось это при помощи высокоскоростных видеокамер. Исследователи вычислили энергию, необходимую для прыжка, и пришли к выводу, что усилий мышц для этого недостаточно, и при сгибании задействованы также сухожилия. Расчеты показывают, что, чем крупнее щелкун, тем выше он способен прыгнуть.
Роботы, которых Висса и сотрудники ее лаборатории намерены снабдить аналогичным прыжковым механизмом, смогут возвращаться в рабочее положение после падения, даже если “конечности” робота при этом будут повреждены или управление ими нарушено. По словам исследователей, такое умение пригодится роботам, задействованным в зоне бедствий или исследующим другие планеты.
Эйми Висса и ее коллеги описали биомеханику прыжка щелкунов на конференции Американского энтомологического общества в Денвере.
