Удивительная способность водомерок скользить по поверхности воды давно интересовала ученых, но настоящий прорыв в понимании этого механизма совершила международная команда исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, Технологического института Джорджии и Университета Аджу в Южной Корее. Их внимание привлекли крошечные водомерки рода Rhagovelia, которые выделяются даже среди своих сородичей. Эти насекомые размером с рисовое зернышко способны не просто держаться на воде, но и с поразительной ловкостью маневрировать в условиях быстрых и турбулентных потоков, что для их размеров равносильно преодолению постоянного урагана.
Разгадка их сверхспособностей оказалась в уникальном строении их лапок, снабженных особыми веерообразными образованиями. Долгое время научное сообщество полагало, что эти веера раскрываются и складываются благодаря мышечным усилиям насекомого. Однако ученые выяснили, что этот процесс происходит пассивно и автоматически. Когда нога насекомого погружается в воду, микроскопические плосколенточные структуры веера мгновенно расправляются под действием сил поверхностного натяжения, образуя идеальное весло. При подъеме ноги из воды веер так же молниеносно складывается, уменьшая сопротивление.
Ведущий автор исследования Виктор Ортега-Хименес из Калифорнийского университета в Беркли признается, что наблюдение за этими насекомыми стало для него отправной точкой многолетней работы. Вдохновившись этим открытием, ученые предприняли попытку воссоздать уникальный механизм в искусственных условиях. Путь к созданию робота, получившего название Rhagobot, был непростым. Ключевым моментом стало детальное изучение микроструктуры биологического веера с помощью сканирующего электронного микроскопа, которое провели корейские коллеги. Оказалось, что секрет эффективности заключается в плосколенточной форме каждого волоска, которая обеспечивает функциональную двойственность: высокую жесткость для создания мощной тяги во время гребка и высокую гибкость для быстрого и легкого сворачивания.
Робот продемонстрировал значительное увеличение тяги, маневренности и эффективности торможения. Его движения по воде стали напоминать движения живого прототипа. Как подчеркивает старший автор работы профессор Джесунг Ко из Университета Аджу, подобные технологии являются ключом к преодолению ограничений в миниатюризации робототехники, позволяя маленьким машинам использовать свойства среды, а не бороться с ними.
Ранее ученые открыли секрет эффективности командной работы, благодаря наблюдению за муравьями.
