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海馬尾部結構
海馬是種奇特的海洋生物,而最受生物界以外科學家所關注的,莫過於牠們那抓握力驚人的尾部。儘管覆蓋著「盔甲」,海馬尾巴的末端依然能夠保持著足夠的靈活,使其在抓住一個物體後能很快鬆開。
美國南卡羅來納州Clemson大學的機械工程副教授Michael Porter 和他的研究團隊對於海馬尾部富有彈性的特性深感興趣。為了不獵捕太多的海馬做研究,他們選擇使用3D技術複製一整組海馬尾部的模型。研究過程中,他們對仿生模型進行各種嚴格的實驗,包括彎曲、扭轉、伸展,甚至壓碎。目的是為了從各種角度測試海馬骨骼結構的韌性與彈性,以從中為將來的機器人結構設計找尋靈感。
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海馬
圖片來源:http://www.a-hospital.com/w/海马
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其中,扭轉實驗顯示了其外部的膜骨板如何保護尾部和限制行動,以及它如何快速而高效地恢復到自然狀態。實驗發現,海馬方形截面的尾部在扭轉時能夠產生許多的接觸點,此項特性有助於提升海馬的抓握力和緊度。
而擠壓實驗則充分顯示方形截面結構相對於圓形截面結構擁有之優勢。因為方形截面之尾部擁有特殊的鏈結點,在被擠壓的時候可以精確地對應到損毀點,使之得以吸收部分的衝擊力道。
左圖為仿製海馬尾部結構,下圖為擠壓實驗之示意圖
上圖為圓形截面與方形截面扭曲之比較圖
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