受射击种子的植物启发研究人员设计更好的跳跃机器人

金缕梅属的植物有一项独特的技能——它能以每秒 30 英尺（9 米）的速度射出种子。近期，北卡罗来纳州杜克大学的科学家们基于这种植物的特性，在生物力学研究生贾斯汀-豪尔赫（Justin Jorge）和希拉-帕泰克（Sheila Patek）教授的带领下，研究小组首先录制了三种金缕梅果实蒴果排出种子时的视频，并将他们的发现应用到机器人的设计中。

由于种子在半毫秒内就能达到最大速度，因此视频必须以每秒 10 万帧的速度拍摄。从超慢动作镜头显示，当果实蒴果变干时，它们会像变形的木头一样向内翘起，从后面夹住封闭种子的两侧。一旦张力达到一定程度，种子就会飞出来。

豪尔赫说：“这就好比你用手指挤压西瓜籽，它就会飞出来。”

有趣的是，研究发现，尽管最重的种子比最轻的种子重 10 倍，但它们的飞行速度却大致相同。这是因为在种子较大的植物中，果实蒴果也相应较大，使它们能够产生和储存更多的弹性能量。

“说到有弹性的东西，我们通常会想到橡皮筋、线圈或弓箭，”豪尔赫说。“但在生物学中，我们有所有这些奇怪、复杂的形状。也许这些形状有一些好处，可以用来改进合成弹簧的设计，比如用于小型跳跃机器人的弹簧。”

有关这项研究的论文最近发表在《英国皇家学会界面期刊》（Journal of the Royal Society Interface）上。