未来的跳跃机器人可能会从金缕梅种子发射植物中得到启发

尽管金缕梅植物有多种药用价值，但仔细观察它们的繁殖技术，你会发现它们更像是炮火，而不是恢复期。随着金缕梅的木质种子荚干燥、弯曲，它们会裂开并对种子本身产生压力。最终，压力会将种子从豆荚中弹出，对于如此小的植物来说，这种力量令人印象深刻。然而，肉眼很难详细观察这一过程。

杜克大学生物力学工程研究生贾斯汀·豪尔赫 (Justin Jorge) 本月早些时候在一份声明中解释道：“如果你眨眼，你就会错过它。”

正如最近发表在《皇家学会界面杂志》上的一篇论文所详述的那样，用高功率摄像机拍摄金缕梅种子的发射过程，可以更好地了解这种脆弱的植物如何能够发挥如此巨大的相对力量。随着时间的推移，他们的发现可能会影响新一代的跳跃机器人。

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金缕梅的深度研究由资深作者、杜克大学生物学教授 Sheila Patek 提供，Jorge 曾与她一起完成博士论文。根据这项研究，Patek 的团队首先用一台每秒 100,000 帧的高速摄像机对从杜克花园和杜克森林收集的三种带种子的金缕梅植物进行训练。然后，研究人员等待植物繁殖，并检查它们的速度和速率。回放结果既令人印象深刻，又令人惊讶。

经检查，金缕梅种子离开豆荚后仅半毫秒内，其加速速度就高达每秒 30 英尺。此外，不同植物品种的种子速度基本一致，无论种子大小从轻至仅 15 毫克到重 10 倍的种子。

“我们发现发射速度大致相同，”豪尔赫继续说道。“考虑到种子质量的数量级差异，我根本没想到这一点。”

进一步的调查显示，金缕梅植物品种的种子荚与种子本身的大小成正比——种子越重，豆荚越大，因此弹性能量的储备也越大。这确保了无论植物或种子大小如何，快速发射速度都保持一致。

豪尔赫解释说，虽然大多数人可能会将弹性与线圈、橡皮筋或弓箭联系起来，但生物学允许“所有这些奇怪而复杂的形状”。因此，这些独特的设计可以改善合成弹簧，例如某些小型跳跃机器人中的弹簧，这是有道理的。

“人们总是问我，‘你为什么关注发芽的植物？’”豪尔赫说。“它们的发芽方式很奇怪。”