Ротоногие известны благодаря своей способности «выстреливать» конечностями в сторону жертвы быстрее, чем вылетающая из ствола пуля. Ученые воспроизвели этот механизм в попытке изучить его необычное поведение

Чтобы нанести смертельный удар, ротоногое (так называется этот отряд ракообразных) начинает с создания давления в мускулах двух булавовидных придатков. В сухожилиях этих мышц есть две небольшие структуры, известные как склериты. Они работают как защелка, сначала удерживая «подпружиненные» мышцы в отведенном положении, а затем позволяя им высвободить накопленную энергию в одном коротком импульсе. В результате оба придатка атакуют цель быстрее, чем пуля, выходящая из пистолета.

Одна вещь, которая была отмечена ранее, заключалась в том, что существует небольшая задержка между высвобождением придатков склеритами и продвижением их вперед. Чтобы лучше понять, какой цели служит этот механизм, команда Гарвардского университета во главе с профессором Робертом Вудом построила 1,5-граммового «робота» размером с креветку, который копирует механизм атаки раков-богомолов.

Хотя устройство не до конца соответствует скорости удара креветки, оно способно двигаться быстрее, чем любой аналог в том же масштабе – конечность робота развивает скорость до 26 метров в секунду. Вдобавок, как и в случае с ротоногим, было обнаружено, что, когда привод (эквивалентный склеритам) отпускает конечность, происходит задержка перед ее непосредственным «выстрелом» вперед.

Сняв атаку рака и робота на высокоскоростную камеру и проведя анализ получившихся кадров в слоу-мо, ученые пришли к выводу, что после высвобождения склеритов структура самих мышц служит своего рода вторичной защелкой. Такое расположение помогает контролировать движение придатков, удерживая их на месте до тех пор, пока они не достигнут точки опрокидывания, в которой они и вылетают вперед.

«Этот процесс контролирует высвобождение накопленной упругой энергии и фактически увеличивает механическую мощность системы, — поясняет аспирантка Эмма Стейнхардт. — Геометрический процесс фиксации показывает, как организмы генерируют чрезвычайно высокое ускорение во время столь кратких движений».

Теперь у инженеров есть надежда, что новое понимание механизма атаки раков-богомолов однажды приведет к расширению функциональных возможностей роботов и других устройств. Результаты их работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.