Здатність комах бігати по воді відкрила нові підказки для розробки водних роботів

Багато комах можуть «бігати» по воді, покладаючись на поверхневий натяг рідини, який витримує вагу їхніх крихітних прозорих тіл. Дві команди вчених незалежно одна від одної розкрили чергові деталі того, як найспритніші види – велії (ripple bugs), та найшвидші – вертячки (whirligigs) – здатні маневрувати навіть на бурхливій воді, що може допомогти у розвитку крихітних водних роботів, пише Science.

Незважаючи на те, що здібності обох видів комах пересуватися поверхнею води вже давно пояснюються фізикою водних поверхонь, вони все одно «здаються чарівними», каже Елізабет Брейнерд, функціональний морфолог з Університету Брауна.

Вчені помітили, що у комах, здатних бігати по воді, є «віяла» на кінчиках середніх ніг, і припустили, що використовуючи м'язи ніг, тварини відкривають і закривають віяла, щоб допомогти собі зробити круті повороти. Щоб перевірити цю ідею, Ортега Хіменес зібрав близько 150 комах і зняв їх у лабораторії за різних умов.

Коли віяла зняли, водомірки не могли рухатися так само швидко і різко повертатися. На відкритому повітрі лопаті віяла звисають, як пензлики. Однак у воді вони розчепірюються. Коли жучок повертається, він розсуває віяла на ногах з одного боку свого тіла, що збільшує опір, тоді як ноги з іншого боку продовжують ковзати вільніше. Віяла розправляються менш ніж за 10 мілісекунд, дозволяючи жуку повертатися на 180° менш ніж за 50 мілісекунд.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Перші люди могли вийти з Африки через зміни клімату – дослідження

При цьому велії безперервно рухалися зигзагами протягом кількох місяців, змусивши Хіменеса поставити питання, як у них вистачає енергії, щоб підтримувати таку шалену діяльність. Виявилось, енергії потрібно мало. На подив Хіменеса, коли він опускав мертвих водомірок у воду, віяла на ногах все одно розкривалися, ніяких м'язів не було потрібно. Таким чином, щоб повернутися, комасі потрібно лише злегка нахилити своє тіло, зануривши віяла і збільшивши опір з одного боку.

На думку Санні Юнг, фізика з Корнелльського університету, відтворення таких віял у роботі може виявитися непростим завданням, оскільки елементи віяла мають бути досить еластичними, щоб розсуватися при зануренні у воду, але не надто гнучкими.

Такі дослідження можуть допомогти інженерам створювати більш міцних і надійних роботів, каже Адам Саммерс, біомеханік з Friday Harbour Laboratories: «Наступне покоління роботів має бути набагато більш стійким і здатним справлятися з нерівною місцевістю, поверхнями, що рухаються, і швидко змінюваними траєкторіями руху».

У 2019 році французькі вчені створили роботів AntBot, які орієнтуються в просторі подібно до пустельних мурах.