受射擊種子的植物啟發(fā)研究人員設(shè)計更好的跳躍機器人

金縷梅屬的植物有一項獨特的技能——它能以每秒 30 英尺（9 米）的速度射出種子。近期，北卡羅來納州杜克大學(xué)的科學(xué)家們基于這種植物的特性，在生物力學(xué)研究生賈斯汀-豪爾赫（Justin Jorge）和希拉-帕泰克（Sheila Patek）教授的帶領(lǐng)下，研究小組首先錄制了三種金縷梅果實蒴果排出種子時的視頻，并將他們的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到機器人的設(shè)計中。

由于種子在半毫秒內(nèi)就能達到最大速度，因此視頻必須以每秒 10 萬幀的速度拍攝。從超慢動作鏡頭顯示，當(dāng)果實蒴果變干時，它們會像變形的木頭一樣向內(nèi)翹起，從后面夾住封閉種子的兩側(cè)。一旦張力達到一定程度，種子就會飛出來。

豪爾赫說：“這就好比你用手指擠壓西瓜籽，它就會飛出來?！?/p>

有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)，盡管最重的種子比最輕的種子重 10 倍，但它們的飛行速度卻大致相同。這是因為在種子較大的植物中，果實蒴果也相應(yīng)較大，使它們能夠產(chǎn)生和儲存更多的彈性能量。

“說到有彈性的東西，我們通常會想到橡皮筋、線圈或弓箭，”豪爾赫說?！暗谏飳W(xué)中，我們有所有這些奇怪、復(fù)雜的形狀。也許這些形狀有一些好處，可以用來改進合成彈簧的設(shè)計，比如用于小型跳躍機器人的彈簧?！?/p>

有關(guān)這項研究的論文最近發(fā)表在《英國皇家學(xué)會界面期刊》（Journal of the Royal Society Interface）上。