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“死而復生”美國科學家竟然操縱蜘蛛尸體做這種事…… 發(fā)生了什么
【“死而復生”,美國科學家竟然操縱蜘蛛尸體做這種事……】下面大家可以一起來看看具體是什么情況!
一只死蜘蛛慢慢下降,然后,突然它“復活”了——張開八條長腿,緊緊抓住另一只死蜘蛛。
可以抓起,也能放下
你敢信?這是一種新型的機器人,不過取材原料比較特殊——是蜘蛛尸體。
操控蜘蛛尸體的方法并不難,你只需把一根針頭刺進蜘蛛的身體,往它體內(nèi)打入空氣,原本蜷縮起來的死蜘蛛就能向外伸展腿部。而當蜘蛛體內(nèi)的壓力被釋放時,它的腿就會閉合,從而抓住目標物體。
先把針頭插進死蜘蛛體內(nèi)
這個死蜘蛛版本的抓娃娃機,出自美國萊斯大學機械工程系的研究團隊。團隊的負責人、機械工程系助理教授丹尼爾·普雷斯頓(Daniel Preston)表示,這是第一次把一只完整的動物拿來做機器人。
今年九月,他們的這個研究還獲得了搞笑諾貝爾獎的機械工程獎。
2023年搞笑諾貝爾獎 - 機械工程獎
死蜘蛛:為什么是我?
“我們可以理解很多人看到蜘蛛時會感到不舒服,但從工程學的角度來看,蜘蛛的運動機制非常有趣,”萊斯大學機械工程博士生葉德菲(Te Faye Yap)說道。
她對死蜘蛛的研究始于2019年,那時候萊斯大學普雷斯頓創(chuàng)新實驗室剛成立不久。在實驗室里收拾東西的時候,葉德菲注意到走廊邊上躺著一只縮成一團的死蜘蛛。她和同事都很好奇,為什么蜘蛛死掉的時候腿都是蜷縮起來呢?
蜘蛛死后,腿會蜷縮起來
于是,大家立刻在網(wǎng)上查閱資料,發(fā)現(xiàn)原來“蜘蛛不像人類那樣有肱二頭肌和肱三頭肌的對抗肌組合,” 葉德菲說道。“它們只有屈肌,可以讓腿向內(nèi)卷曲,并通過液壓讓腿向外伸展。當它們死掉的時候,它們失去了主動給身體加壓的能力。這就是它們蜷縮起來的原因。”
“這太有趣了!我們希望能找到一種利用這種機制的方法,” 葉德菲說道。
如何“復活”死蜘蛛?
——給它打氣
了解完蜘蛛死亡蜷縮的原因,大家又有了一個新的疑問——能否使用壓縮空氣來重新控制死蜘蛛的腿?
就這樣,他們拿起了蜘蛛尸體。用到的實驗材料除了蜘蛛尸體,還有注射器和強力膠。研究人員先把針頭刺進蜘蛛的頭胸部,然后用一點點強力膠封住針頭周圍的縫隙。再連接好針筒,研究人員就能通過注射器對蜘蛛的液壓腔室進行加壓。
把注射器的針頭插進蜘蛛的頭胸部,再滴一點膠水
往里打點空氣加壓,死蜘蛛的腿就會被立即激活,向外張開。而一減壓,腿在屈肌的作用下自然地就收縮閉合了。
通過針筒控制蜘蛛體內(nèi)的液壓
蜘蛛等無脊椎動物體內(nèi)有血淋巴,這和脊椎動物體內(nèi)的血液類似。血淋巴就像一個液壓系統(tǒng),在注入空氣時,血淋巴會被加壓,進而導致蜘蛛腿部關節(jié)上的壓力也隨之增加。研究人員還發(fā)現(xiàn),蜘蛛在死后1小時,甚至是死了7天后,它體內(nèi)的血淋巴化學組成都不會有顯著變化。
實驗中,為了觀察蜘蛛腿的耐受力,有一只死蜘蛛開腿關腿了近1000次,相當皮實。到后面,它的腿部關節(jié)才開始出現(xiàn)一些磨損。“我們認為這與關節(jié)脫水有關,可以通過涂抹聚合物涂層來解決這個問題。” 普雷斯頓說道。
實驗發(fā)現(xiàn),沒有任何涂層的蜘蛛尸體只能當兩天的抓娃娃機,而涂有蜂蠟的蜘蛛尸體則能有效防止脫水,“壽命”更長。研究人員表示,之后將對不同的涂層材料做進一步的研究。
蜘蛛腿部關節(jié)細節(jié)
死掉的蜘蛛雖然可以不停地張腿、閉腿,但它并沒有真的被復活,也沒有變成僵尸。普雷斯頓表示:“我們確信它是無生命的。”
抓起比自己還重的大蜘蛛
在實驗中,死蜘蛛能夠抓取幾種不同的物體,例如能移除面包板上的跳線以斷開LED,能拿起一塊染成紅色的聚氨酯泡沫,甚至能抓起另一只體重是它1.3倍的大蜘蛛。
抓起面包板上的跳線
于是,研究人員又想到,不同大小的蜘蛛是不是有不同的抓握力?
通過研究不同體型的蜘蛛,他們發(fā)現(xiàn),小蜘蛛(10毫克的跳蛛)可以施加其體重兩倍的抓握力,而更大的蜘蛛(例如大約200克重的歌利亞食鳥蛛)則只能抓住其體重10%的東西——不過,算起來也有20克呢!
分析不同大小的蜘蛛的抓握力
更環(huán)保,更方便
研究人員給這個具有開創(chuàng)性的研究領域取名為Necrobotics,其中Necro表示尸體或死亡,而robotics是機器人、機器人學的意思。
這一領域的研究可以為非常小的物體制造可生物降解的夾具。和其他機器人部件相比,它們更加環(huán)保,不會產(chǎn)生電子垃圾。
軟體機器人技術,是普雷斯頓實驗室的研究重點。傳統(tǒng)的剛機器人的設計和制造,通常需要復雜而繁瑣的過程,而軟體機器人能省去其中一些復雜的制造要求。死蜘蛛機器抓手就更方便了。“我們不需要從頭開始制造這種氣動驅(qū)動的抓手,只需要利用自然,” 普雷斯頓說道。
除了環(huán)保,蜘蛛的數(shù)量也很多,因此對研究人員來說取材很方便。不幸的是,研究人員表示他們目前還無法保證在實驗過程中沒有蜘蛛受到傷害。研究中用到的蜘蛛尸體是通過安樂死(把它們放在大概-4°C環(huán)境中冷凍5~7天)獲得的。已有的研究文獻并沒有如何遵循道德和人道主義來采購、安樂死蜘蛛的明確指導。
去年七月,該研究發(fā)表于《先進科學》
在過去一年里,經(jīng)過更進一步的研究,研究人員控制蜘蛛尸體的能力變得更精確了——可以只驅(qū)動它身上的某一條腿,而不是全部的八條腿。
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