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沒有腳也能跳3公尺高!仿寄生蟲打造的軟體機器人

喬治亞理工學院的工程師從一種比人類頭髮還細的寄生蟲身上獲得靈感,成功開發出一款長約12公分的軟體機器人。這款機器人不僅能向前跳躍,還能向後彈跳,最高可達3公尺,相當於籃球框的高度。

研究團隊透過高速攝影機觀察線蟲的跳躍動作,發現這些微小生物會將身體彎曲成特殊形狀來蓄積能量。論文共同第一作者、化學與生物分子工程學院的博士後研究員Sunny Kumar驚嘆道:「線蟲沒有腳卻能跳出自身體長20倍的距離,這就像我躺在地上突然彈跳到三層樓高!」

線蟲又稱圓蟲,是地球上數量最龐大的生物之一。牠們存在於環境中,也會寄生在人體、昆蟲和動物體內。雖然可能導致宿主生病,但農夫和園丁常利用線蟲來取代農藥,防治害蟲並保護作物。

研究團隊發現,線蟲會透過彎曲身體來改變重心方向。要往後跳時,牠們會將頭部抬高並在中段身體形成彎折;往前跳時則會將頭部伸直,在身體另一端形成彎折。這種獨特的運動方式讓線蟲能隨心所欲地控制跳躍方向。

「在如此微小的尺度上,我們還沒發現其他生物能像線蟲這樣,以相同高度有效率地雙向跳躍,」Kumar強調,「而且牠們幾乎是把身體打結後還能做到這一點。」

研究團隊先建立線蟲跳躍的模擬模型,接著用矽膠棒和碳纖維脊椎製作機器人原型。結果顯示,這種設計不僅能重現線蟲的跳躍行為,碳纖維的強化效果還讓跳躍速度大幅提升。

這項研究成果已發表在《科學機器人》期刊,未來可望應用於月球探勘、搜救任務等需要穿越複雜地形的場合。Kumar表示:「我們實驗室持續從生物的特殊運動方式獲取靈感,再開發出能模仿這些行為的機器人。」

該研究獲得美國國家衛生研究院(R35GM142588、R35GM137934)和國家科學基金會(PHY-2310691、CMMI-2218382)的經費支援。