这就是自由游动的沼泽草虾( Palaemonetes vulgaris )如何利用异时运动向前移动以减少阻力。
沼泽草虾 ( Palaemonetes vulgaris ) 是令人印象深刻的快速和灵活的游泳者,任何看到它们在海滩的潮汐池中疾驰的人都可以证明这一点。布朗大学博士后研究员尼尔斯·塔克 (Nils Tack) 研究了这些小生物如何完成壮举的生物力学和流体动力学。他最近在印第安纳波利斯举行的美国物理学会流体动力学会议上介绍了他的最新发现。从本质上讲,这种虾利用其灵活且间距紧密的腿来显着减少阻力。这些发现将帮助科学家设计出更高效的仿生机器人,用于探索和监测水下环境。
Tack 是一名受过训练的生物学家,目前在Monica Wilhelmus 的实验室工作。今年早些时候,该小组推出了 RoboKrill ,这是一种小型单腿 3D 打印机器人,旨在模仿磷虾( Euphasia superba ) 的腿部运动,因此它可以在水下环境中平稳移动。诚然,该机器人比实际的磷虾大得多——实际上大约大 10 倍。但是在实验室中饲养和研究磷虾具有挑战性。 RoboKrill 的“腿”复制了磷虾游泳脚的结构,带有一对齿轮驱动的附肢,Wilhelmus等人。使用高速成像来测量其附肢在水中移动时的角度。 RoboKrill 不仅产生与真正的磷虾相似的模式,而且可以通过调整附肢来模仿其他生物的游泳动态。他们希望有一天能用这个机器人监测野外的磷虾群。
关于沼泽草虾的游泳方式,先前的研究表明,由于其腿部的刚度和增加的表面积,这种生物可以最大限度地向前推力。该研究基本上将腿(又名腹足类动物)视为推动水的桨或平板。但是没有人仔细观察腿在恢复划水过程中是如何弯曲的。 “这是一个非常复杂的系统,”塔克在会议简报中说。 “我们试图通过两个角度来探讨[主题],观察流体和观察腿的机械特性。”