Смоделировано загадочное устройство захвата с двойной системой катапульты

У личинок стрекоз есть ловушка с двойной системой катапульты, которую исследователи впервые изучили и воспроизвели в техническом устройстве. Они создали особую биомеханическую концепцию, обеспечивающую быстрые движения роботизированной системы.

Крылатые стрекозы элегантно летают по берегам прудов и озер, но проводят на этой взрослой стадии сравнительно короткий период своей жизни. Большую часть времени они существуют в виде личинок на дне водоемов, где ловят личинок комаров и другую добычу.

У личинки стрекозы на голове есть маска-ловушка, которой они могут за доли секунды схватить жертву. Команда ученых Университета Христиана Альбрехта города Киль (Германия) исследовала ее, используя разные метды компьютерной томографии, позволившие понять внутреннее устройство крошечной структуры.

Оказалось, что движение ротовой части личинок стрекозы осуществляется управляемой системой катапульты: внутренней эластичной структурой в голове стрекозы, которая натягивается мышцей, как пружина. Энергия мышцы накапливается и внезапно высвобождается, как при натянутом луке.

Такие системы широко распространены в животном мире - например, у саранчи, цикад и креветок-богомолов. Но есть одна особенность личинок стрекоз, которая еще не описана. Это синхронизированная система с двумя катапультами, которые могут натягиваться по отдельности, но работают соввместно, чтобы точно контролировать маску-ловушку.

Сначала исследователи визуализировали сложные процессы в 3D-анимации, затем с помощью 3D-печати изготовили робота, воспроизводящего маску захвата личинок стрекозы. Моделирование и робот-личинка показали, что независимое управление двумя катапультами в рамках одной системы может позволить лучше контролировать быстрые движения например прыжки.

Это интересная концепция для приложений в робототехнике. Она показывает, что дополнительные системы управления и стабилизации могут быть меньше и легче, а роботы производительнее и эффективнее.

Источник: wissenschaft.de