跳出水面的水生動物啟發了跳躍式機器人

有沒有看過水生動物跳出水面，想知道他們如何以這種流線型優美的方式做到這一點?一群專門研究自然界中的水的進入和離開的研究人員也遇到了同樣的問題，他們正在探索動物成功躍出水面所需的特定身體條件。

在將于11月18日至20日在佐治亞州亞特蘭大舉行的佐治亞州世界會議中心舉行的物理學會流體動力學分會第71屆年會期間，康奈爾大學生物學與環境工程副教授Sunghwan Jung和一位他的學生Brian Chang將展示他們的工作，設計一種受跳躍的pe足動物(微小的甲殼類動物)和青蛙啟發的機器人系統，以闡明水生動物跳躍時所產生的某些流體動力學。

榮格說：“我們收集了從水上跳下來的大小不同(從1毫米到幾十米不等)的水生動物的數據，并且能夠揭示它們的最大跳躍高度與它們的體型之間的關系，” Jung說。

在自然界中，動物經常出于各種目的而進出水中，包括逃避食肉動物，捕捉獵物或進行交流。“但是，由于水的密度是空氣的1,000倍，因此進入或排出水需要付出很多努力，因此水生動物面臨著機械挑戰，” Jung說。

當一個物體(如海豚或a足類動物)在水中跳躍時，就會向其中添加質量(稱為“夾帶的水質量”)。這種夾帶的水團被合并并從水生動物體內流走。該小組發現，夾帶的水質量很重要，因為它限制了動物的最大跳躍高度。

榮格說：“我們正在試圖了解生物系統如何能夠聰明地找出并克服這些挑戰，以最大限度地發揮其性能，這也可能有助于工程系統進入或退出空氣-水界面。”

大多數水生動物都經過簡化，限制了夾帶的水團的作用，因此水很容易從其體內滑落。“這就是為什么他們有如此出色的跳投的原因，”榮格說。“但是當我們制造和測試類似于跳躍動物的機器人系統時，它跳得不及動物。為什么?我們的機器人沒有那么流線型，并攜帶了很多水。想象一下從游泳池出來穿著濕外套–由于水重，您可能無法走路。”