Международная группа исследователей раскрыла тайну невероятной скорости и маневренности водомерок вида Rhagovelia. Эти крошечные насекомые, живущие на поверхности быстрых потоков, используют необычные веерообразные структуры на лапках. Ранее считалось, что их работа зависит от мышечной силы, однако эксперименты показали: веера раскрываются и складываются пассивно, напоминая кисть для рисования.
Раскрытие и сворачивание происходит под действием поверхностного натяжения и упругих сил, а не за счет мышечной энергии. Такой механизм обеспечивает насекомым сочетание гибкости и жесткости: веера легко складываются при движении лапки назад и становятся прочными при толчке. Благодаря этому Rhagovelia развивают скорость до 120 длин тела в секунду и выполняют резкие маневры, сопоставимые с реакцией летающих мух.
«Увидеть, как изолированный веер мгновенно раскрывается при контакте с каплей воды, было совершенно неожиданно», — отметил интегративный биолог Виктор Ортега-Хименес, один из авторов работы.
Применение в робототехнике
Открытие вдохновило ученых на создание микроробота Rhagobot, оснащенного искусственными эластокапиллярными веерами. Главная трудность заключалась в том, что долгое время никто не знал точную микроструктуру лапок насекомого. Прорыв произошел, когда специалисты из университета Аджу (Южная Корея) с помощью электронного микроскопа получили изображения природных вееров.
Изначально инженеры пытались использовать цилиндрическую форму, но только плоская ленточная конструкция обеспечила нужный баланс гибкости и жесткости. В итоге удалось создать веер весом всего в один миллиграмм, который самораскрывается на воде без дополнительного источника энергии.
При испытаниях робот продемонстрировал впечатляющие характеристики: улучшенное ускорение, торможение и маневренность — даже по сравнению с живыми насекомыми.
«Наши роботизированные веера изменяют форму исключительно за счет сил воды и особенностей геометрии, как и у настоящих водомерок. Это пример встроенного механического интеллекта, отточенного природой миллионами лет эволюции», — подчеркнул профессор Чжэ-Сон Ко, соавтор исследования.
По мнению авторов, подобные технологии станут ключом к созданию миниатюрных роботов нового поколения. Компактные полуакватические устройства смогут исследовать быстрые реки, горные ручьи и другие труднодоступные среды, где использование традиционных машин ограничено.
