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海洋搭便车者的吸盘神田るな机制提供了潜在的水下附着

物理学 2022-03-19 23:59:08

物理研究所 雷莫拉

信用:美国国家海洋和大气管理局CCMA生物地理小组/维基百科 一项新的研究揭示了雷莫拉吸吮鱼是如何从它们附着的表面脱离的——以及这种机制如何为未来的可逆水下附着装置提供灵感

这项研究是由一个跨越机器人学、比较生物学和电子工程的国际多学科团队进行的,研究了雷莫拉吸盘的分离机制,并实验了它如何应用于水下机器人

该研究小组的发现发表在国际眼周出版杂志《生物灵感和仿生学》上

该论文的主要作者、北京航空航天大学的文立教授说:“海洋生物在水下环境中主要使用两种附着方式:化学附着和吸力附着

雷莫拉的搭便车行为使用吸力附着,并要求这些鱼能够定期附着和分离,但他们的分离仍然知之甚少

“理解脱离是研究生物粘附系统的关键

它在许多工程应用中也变得越来越重要,例如表面剥离(表面涂漆、涂层和转印)

我们探索了remora是如何分离的,以扩大对这种生物系统的理解,并看看它如何应用于人工粘附机制

" 为了做到这一点,研究小组研究了活远程的分离运动学和相关的形态学

合著者Dr

哈佛大学比较动物学博物馆的迪伦·温赖特说:“微型计算机断层扫描结果显示,嘴唇肌肉分布在椎间盘垫外缘的腹部

最前面的嘴唇肌肉的收缩将盘唇从表面剥离,减少压力差

" 然后,他们将分离过程分为三个阶段,并测试了薄片运动、椎间盘柔韧性和椎间盘唇运动对分离过程中粘合性能的影响

合著者,美国麻省理工学院的陈宇风教授

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他说:“利用我们通过观察活的雷莫所学到的知识,我们开发了一种仿生柔性粘着盘,它可以控制盘唇和带有小刺的薄片的运动

“为了测试光盘的工作方式是否与实物相同,我们设计并制造了一个具有刚体的仿生远程机器人

它由四个部分组成:一个三维打印的仿鱼体、仿生吸盘、控制单元和喷气推进部件

第一作者王思琪来自北京航空航天大学,他说:“这个机器人表现出与它的生物对手相似的分离动作,模仿三阶段分离

整个脱离过程耗时约200毫秒,比我们记录的活雷莫拉(240毫秒)的脱离还要快

" “使用两个仿生吸盘,机器人既有‘挂接’功能,又有‘取放’功能

仿生吸盘的这种可扩展能力给了当前水下机器人广泛的应用,包括长期水下运输、考古、搜索和救援以及生物观测

温教授说:“我们希望这项研究将为在现实世界中实际实现远程抽吸机制提供重要的一步

"

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