你玩過彈弓嗎？

你的水平如何？

你可能想不到，

跳甲竟然也是玩彈弓的高手！

還被人類拜了師！

跳甲之名

跳甲（英文名：Flea Beetle），是隸屬于鞘翅目葉甲科跳甲亞科昆蟲的統(tǒng)稱，是一種常見的小型甲蟲。全球范圍內(nèi)，跳甲的種類超過1萬種；在中國(guó)，已記錄的種類達(dá)900余種。

常見跳甲

黃曲條跳甲（Phyllotreta striolata） ?阮用穎

蓮草直胸跳甲（Agasicles hygrophila） ?阮用穎

緬甸跳甲（Altica birmanensis） ?阮用穎

盡管它們體型微小，通常僅幾毫米長(zhǎng)，卻擁有驚人的跳躍能力，這也正是其名字的由來。跳甲僅需5毫秒左右的時(shí)間，便能彈跳到遠(yuǎn)超其體長(zhǎng)（最高達(dá)289倍）的高度。相較之下，人類最多只能跳到約1米的高度，僅約為體長(zhǎng)的一半，并且起跳時(shí)間需200至300毫秒！另外，跳甲可以連續(xù)跳躍30次以上而不疲勞，還能在跳躍過程中精準(zhǔn)控制落點(diǎn)方向，實(shí)現(xiàn)成功著陸，這簡(jiǎn)直就是人類工程學(xué)的偶像！跳甲是昆蟲界跳躍性能最為卓越的代表之一。

表1 跳甲等昆蟲的彈跳特征比較

你玩過彈弓嗎？ 你的水平如何？ 你可能想不到， 跳甲竟然也是玩彈弓的高手！ 還被人類拜了師！       跳甲之名   跳甲（英文名：Flea Beetle），是隸屬于鞘翅目葉甲科跳甲亞科昆蟲的統(tǒng)稱，是一種常見的小型甲蟲。全球范圍內(nèi)，跳甲的種類超過1萬種；在中國(guó)，已記錄的種類達(dá)900余種。 常見跳甲 黃曲條跳甲（Phyllotreta striolata） ?阮用穎   蓮草直胸跳甲（Agasicles hygrophila） ?阮用穎   緬甸跳甲（Altica birmanensis） ?阮用穎   盡管它們體型微小，通常僅幾毫米長(zhǎng)，卻擁有驚人的跳躍能力，這也正是其名字的由來。跳甲僅需5毫秒左右的時(shí)間，便能彈跳到遠(yuǎn)超其體長(zhǎng)（最高達(dá)289倍）的高度。相較之下，人類最多只能跳到約1米的高度，僅約為體長(zhǎng)的一半，并且起跳時(shí)間需200至300毫秒！另外，跳甲可以連續(xù)跳躍30次以上而不疲勞，還能在跳躍過程中精準(zhǔn)控制落點(diǎn)方向，實(shí)現(xiàn)成功著陸，這簡(jiǎn)直就是人類工程學(xué)的偶像！跳甲是昆蟲界跳躍性能最為卓越的代表之一。   表1 跳甲等昆蟲的彈跳特征比較 昆蟲 起跳所需時(shí)間（約）毫秒 速度（約）米/秒 加速度（約） 米/秒2 功率輸出（每單位質(zhì)量）（約）瓦/千克 跳甲 1.1– 7.7 0.7– 5.6 (最大) 100– 3450 2.2× 105 (油菜蚤跳甲) 跳蚤 1–2 0.8– 1.9 (最大) 960– 1600 6×103– 1.4× 104 沫蟬 1–1.5 2.5– 4.7 (最大) 1667– 5400 未知 蝗蟲 20 2.2– 3.1 (最大) 100 450 表格節(jié)選及翻譯自論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348 （注：加速度越大，說明昆蟲能在越短的起跳時(shí)間內(nèi)獲得越快的速度，體現(xiàn)了它們的爆發(fā)力。但是，加速度大并不一定意味著物體的速度本身也大，例如在發(fā)射炮彈的瞬間，速度為零但加速度卻很大）   跳甲卓越的跳躍能力主要?dú)w功于其股節(jié)膨大且強(qiáng)健的后足（跳躍足），這使得它能夠?qū)崿F(xiàn)彈射式的跳躍，從而在復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境中迅速轉(zhuǎn)向，并快速穿越各種地形。這種能力使它能夠瞬間從葉片表面消失，是它躲避潛在捕食者的關(guān)鍵且高效的手段。   跳甲的后足（跳躍足） 薊跳甲（Altica cirsicola）的后足 圖片修改自論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348 紅褐球跳甲（Sphaeroderma testaceum）的后足 圖片修改自論文DOI: 10.1242/jeb.140533     彈弓六件套   彈弓玩得好，首要是擁有一副精致的彈弓！   中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所葛斯琴研究員團(tuán)隊(duì)和深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)阮用穎副研究員團(tuán)隊(duì)通過顯微CT掃描、3D重建、高速攝像和解剖等技術(shù)方法，對(duì)13屬的跳甲進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)跳甲后足（跳躍足）擁有類似彈弓的彈射結(jié)構(gòu)以及功能，以極為高效的能量利用機(jī)制，能在瞬間完成從靜止到高速?gòu)椛涞臓顟B(tài)切換。                                       ，時(shí)00:08                         黃櫨跳甲跳躍（視頻來源論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348）   一個(gè)完整的彈弓由Y形彈弓架、皮筋、皮兜和彈丸構(gòu)成。在彈弓的彈射過程中，還有一個(gè)至關(guān)重要的部分——你的手臂以及扣住皮兜的手指。手臂固定住支架，手指緊緊扣住皮兜，防止其回彈，從而使彈弓的皮筋得以持續(xù)拉伸，不斷積蓄能量。   跳甲的后足也具備類似的機(jī)制，堪稱一副精巧的生物彈弓，如下圖。 跳甲的后足結(jié)構(gòu) A.跳甲外形三維模型（側(cè)視圖），顯示出膨大的后足股節(jié)。B.暗場(chǎng)顯微鏡下跳甲（Trachytetra obscura）的后足結(jié)構(gòu)。C–H.基于顯微CT掃描的黃櫨脛跳甲（Asiophrida xanthospilota）后足三維重建圖像：C 側(cè)視圖；D 背視圖；E 側(cè)視圖（與圖C相反視角）；F 跳器的側(cè)視圖；G 跳器的腹視圖；H 股脛關(guān)節(jié)（圖片修改自論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348） 跳甲后足解剖結(jié)構(gòu)示意圖（圖片修改自論文DOI:10.1007/s42235-025-00726-4）   可以清晰地觀察到，跳甲后足股節(jié)內(nèi)嵌有跳器，其作用類似于彈弓中的皮筋，是彈跳的關(guān)鍵動(dòng)力來源。跳器呈帶柄的卷曲葉片狀，一端通過韌帶與脛節(jié)相連，另一端則生長(zhǎng)著伸肌。在伸肌和屈肌的協(xié)同作用下，跳器能夠被拉伸變形，從而有效積累并儲(chǔ)存能量。   三角片的一端連接屈肌，另一端通過韌帶連接著脛節(jié)，它是整個(gè)“彈弓”的觸發(fā)器，當(dāng)它鎖止時(shí)可以蓄力，釋放時(shí)可以觸發(fā)彈跳。   彈性板與三角片相鄰，抵住三角片，配合三角片形成“觸發(fā)器”的功能。   跳器、三角片、彈性板，以及后足股節(jié)的外殼、伸肌和屈肌、跳甲的整個(gè)身體共同組成了彈弓六件套。     跳甲玩兒轉(zhuǎn)彈弓   研究發(fā)現(xiàn)，跳甲的跳躍過程可分為四個(gè)階段：     1、準(zhǔn)備階段（蓄力期） 跳甲的身體朝向跳躍方向，屈肌收縮拉動(dòng)三角片帶動(dòng)脛節(jié)緊貼股節(jié)，后足彎曲，直至股脛角（股節(jié)與脛節(jié)的夾角）達(dá)到約20°的最小值，姿勢(shì)接近水平。這一彎曲過程通常不超過20毫秒。 玩彈弓：你用手抓住皮兜和彈丸，將彈弓舉到面前，做好準(zhǔn)備。   2、儲(chǔ)能階段（共收縮期） 跳甲在約4-5毫秒內(nèi)，伸肌和屈肌共同收縮，使股脛角從約20°增大至60°。在此過程中，彈性板卡住三角片，使得跳器被拉伸變形，持續(xù)累積能量。 玩彈弓：你開始用胳膊發(fā)力，向后拉皮筋。皮筋被拉長(zhǎng)，儲(chǔ)存的能量越來越多。此時(shí)，你的手指緊緊地扣住皮兜，防止它飛出去。   3、觸發(fā)階段（加速期） 由于張力持續(xù)增加，彈性板無法繼續(xù)卡住三角片，三角片驟然從彈性板脫離，并滑出股節(jié)，儲(chǔ)存的彈性能量瞬間釋放。這導(dǎo)致跳甲的加速度呈爆炸式增加，在1毫秒內(nèi)達(dá)到峰值，股脛角從約60°迅速伸展至130°，觸發(fā)爆發(fā)式跳躍，整個(gè)過程僅持續(xù)1-2毫秒。 玩彈弓：皮筋被拉到極限，你決定發(fā)射時(shí)，你松開了扣住皮兜的手指。皮筋瞬間收縮，所有的能量在極短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)性地傳遞給皮兜和彈丸，彈丸將高速射出。 4、跳離階段（松弛期） 當(dāng)股脛角達(dá)到約130°時(shí)，能量停止釋放。待股脛角伸展超過約160°后，跳甲隨即脫離地面；后足肌肉放松，為下一次跳躍做準(zhǔn)備。 玩彈弓：彈丸飛出，皮筋恢復(fù)原狀，手臂肌肉放松。   跳甲跳躍與彈弓彈射類比   表2 跳甲后足與彈弓的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)類比關(guān)系 序號(hào) 跳甲 彈弓 功能說明 1 后足股節(jié)的外殼 Y形彈弓架 作為整個(gè)彈射系統(tǒng)的主體框架和支撐結(jié)構(gòu)。 2 跳器 皮筋（彈性勢(shì)能來源） 核心動(dòng)力源。在彈弓中是皮筋被拉長(zhǎng)儲(chǔ)能。在跳甲體內(nèi)，是這個(gè)特殊的跳器，在伸肌和屈肌的協(xié)同作用下，跳器被拉伸并發(fā)生形變，從而高效積累并儲(chǔ)存能量。 3 伸肌和屈肌 你拉皮筋的胳膊 “上弦”的動(dòng)力。你的肌肉力量用來拉長(zhǎng)皮筋。跳甲通過伸肌和屈肌“共收縮”來緩慢拉伸跳器變形，為其蓄能。 4 三角片 皮兜（包裹彈丸） “發(fā)射托盤”。在彈弓中，皮兜包裹并推動(dòng)彈丸。在跳甲中，三角片通過韌帶連接著脛節(jié)，它將儲(chǔ)存的能量傳遞給脛節(jié)，從而“發(fā)射”身體。 5 彈性板 你扣住皮兜的手指 “扳機(jī)”或“保險(xiǎn)栓”。這是最關(guān)鍵的一環(huán)！你的手指扣住皮兜，使其不能回彈。同樣，彈性板會(huì)卡住三角片，阻止跳器立即釋放能量。 6 跳甲的整個(gè)身體 彈丸 被彈射出去的對(duì)象。     跳甲收學(xué)徒   跳甲的高效跳躍機(jī)制已成為科學(xué)家設(shè)計(jì)新一代機(jī)器人的重要靈感來源。   傳統(tǒng)跳躍機(jī)器人多依賴電機(jī)、彈簧或氣壓系統(tǒng)作為動(dòng)力來源，但常面臨整機(jī)重量大、能量密度低、輸出受限等問題，以及響應(yīng)遲緩、無法連續(xù)跳躍等局限。葛斯琴團(tuán)隊(duì)在仿生機(jī)器人動(dòng)能供給方面積極探索，基于對(duì)跳甲后足結(jié)構(gòu)的深入解析及其跳躍機(jī)制的靈感啟發(fā)，成功研發(fā)出一款燃燒動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的跳躍機(jī)器人。一方面，采用丁烷與氧氣混合燃燒，瞬間產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)活塞，構(gòu)成燃燒爆炸推進(jìn)系統(tǒng)，以模擬跳甲的能量爆發(fā)模式。另一方面，通過仿生化的后足多連桿結(jié)構(gòu)，將活塞的直線運(yùn)動(dòng)高效轉(zhuǎn)化為跳躍動(dòng)作，確保力傳遞過程無死區(qū)、無遲滯。這種設(shè)計(jì)顯著提升了單位質(zhì)量輸出功率，能量利用率高，且能實(shí)現(xiàn)爆發(fā)性跳躍與平穩(wěn)行走的無縫切換，極其適用于野外探測(cè)、災(zāi)難救援及星球探索等場(chǎng)景的小型機(jī)器人。 燃燒動(dòng)力跳躍機(jī)器人（圖片修改自論文DOI:10.1007/s42235-025-00726-4） 另外，對(duì)于這些場(chǎng)景中的小型機(jī)器人而言，如何在不平穩(wěn)表面著陸仍是核心挑戰(zhàn)。相比之下，跳甲完全無此困擾。葛斯琴團(tuán)隊(duì)努力于解析跳甲如何在極短時(shí)間內(nèi)完成身體定向與姿態(tài)調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)著陸的核心策略。   通過高速攝像機(jī)，研究者發(fā)現(xiàn)跳甲能在空中通過開合翅膀、調(diào)整身體姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)多軸旋轉(zhuǎn)（俯仰、翻滾），從而精準(zhǔn)著陸于不同角度的表面，甚至能在翅膀閉合時(shí)僅憑身體調(diào)整成功著陸。   跳甲表現(xiàn)出三種不同的跳躍模式： 無翅模式（Wingless）：跳躍時(shí)不展開翅膀，身體在空中多次旋轉(zhuǎn)（甚至翻滾4-5圈），但仍能調(diào)整姿態(tài)成功著陸。 中間模式（Intermediate）：起跳時(shí)不展翅，在空中中途打開翅膀，迅速停止旋轉(zhuǎn)，調(diào)整落點(diǎn)。 有翅模式（Winged）：起跳時(shí)即展開翅膀，飛行平穩(wěn)，幾乎不旋轉(zhuǎn)，直接飛向目標(biāo)。   跳甲表現(xiàn)出三種不同的跳躍模式（圖片來自論文DOI:10.1007/s00359-022-01567-w）   跳甲即使沒有復(fù)雜的大腦，也能通過精巧的身體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行為策略，完成令人驚嘆的精確動(dòng)作控制。盡管研究人員還未解析其中所有奧秘，但正在嘗試將跳甲的跳躍與著陸機(jī)制應(yīng)用于仿生機(jī)器人設(shè)計(jì)。例如，設(shè)計(jì)具有可變姿態(tài)調(diào)整結(jié)構(gòu)的跳躍機(jī)器人，使其能在復(fù)雜地形中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著陸。   跳甲仿生機(jī)器人的研究方興未艾。未來，我們有望目睹這樣的仿生機(jī)器人：它們集跳躍、行走、飛行于一體，具備適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的多模式運(yùn)動(dòng)能力；借助視覺識(shí)別與姿態(tài)調(diào)整，完成精準(zhǔn)著陸的自主決策；其燃燒效率極優(yōu)，采用更環(huán)保的可持續(xù)燃料……   在不久的將來，我們或許就能在火星探測(cè)、廢墟搜救機(jī)器人乃至日常物流機(jī)器人中，看到跳甲“跳躍智慧”的影子。   未來，我們很期待！

表格節(jié)選及翻譯自論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348

（注：加速度越大，說明昆蟲能在越短的起跳時(shí)間內(nèi)獲得越快的速度，體現(xiàn)了它們的爆發(fā)力。但是，加速度大并不一定意味著物體的速度本身也大，例如在發(fā)射炮彈的瞬間，速度為零但加速度卻很大）

跳甲卓越的跳躍能力主要?dú)w功于其股節(jié)膨大且強(qiáng)健的后足（跳躍足），這使得它能夠?qū)崿F(xiàn)彈射式的跳躍，從而在復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境中迅速轉(zhuǎn)向，并快速穿越各種地形。這種能力使它能夠瞬間從葉片表面消失，是它躲避潛在捕食者的關(guān)鍵且高效的手段。

跳甲的后足（跳躍足）

薊跳甲（Altica cirsicola）的后足

圖片修改自論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348

紅褐球跳甲（Sphaeroderma testaceum）的后足

圖片修改自論文DOI: 10.1242/jeb.140533

彈弓六件套

彈弓玩得好，首要是擁有一副精致的彈弓！

中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所葛斯琴研究員團(tuán)隊(duì)和深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)阮用穎副研究員團(tuán)隊(duì)通過顯微CT掃描、3D重建、高速攝像和解剖等技術(shù)方法，對(duì)13屬的跳甲進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)跳甲后足（跳躍足）擁有類似彈弓的彈射結(jié)構(gòu)以及功能，以極為高效的能量利用機(jī)制，能在瞬間完成從靜止到高速?gòu)椛涞臓顟B(tài)切換。

，時(shí)長(zhǎng)00:08

黃櫨跳甲跳躍（視頻來源論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348）

一個(gè)完整的彈弓由Y形彈弓架、皮筋、皮兜和彈丸構(gòu)成。在彈弓的彈射過程中，還有一個(gè)至關(guān)重要的部分——你的手臂以及扣住皮兜的手指。手臂固定住支架，手指緊緊扣住皮兜，防止其回彈，從而使彈弓的皮筋得以持續(xù)拉伸，不斷積蓄能量。

跳甲的后足也具備類似的機(jī)制，堪稱一副精巧的生物彈弓，如下圖。

跳甲的后足結(jié)構(gòu)

A.跳甲外形三維模型（側(cè)視圖），顯示出膨大的后足股節(jié)。B.暗場(chǎng)顯微鏡下跳甲（Trachytetra obscura）的后足結(jié)構(gòu)。C–H.基于顯微CT掃描的黃櫨脛跳甲（Asiophrida xanthospilota）后足三維重建圖像：C 側(cè)視圖；D 背視圖；E 側(cè)視圖（與圖C相反視角）；F 跳器的側(cè)視圖；G 跳器的腹視圖；H 股脛關(guān)節(jié)（圖片修改自論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348）

跳甲后足解剖結(jié)構(gòu)示意圖（圖片修改自論文DOI:10.1007/s42235-025-00726-4）

可以清晰地觀察到，跳甲后足股節(jié)內(nèi)嵌有跳器，其作用類似于彈弓中的皮筋，是彈跳的關(guān)鍵動(dòng)力來源。跳器呈帶柄的卷曲葉片狀，一端通過韌帶與脛節(jié)相連，另一端則生長(zhǎng)著伸肌。在伸肌和屈肌的協(xié)同作用下，跳器能夠被拉伸變形，從而有效積累并儲(chǔ)存能量。

三角片的一端連接屈肌，另一端通過韌帶連接著脛節(jié)，它是整個(gè)“彈弓”的觸發(fā)器，當(dāng)它鎖止時(shí)可以蓄力，釋放時(shí)可以觸發(fā)彈跳。

彈性板與三角片相鄰，抵住三角片，配合三角片形成“觸發(fā)器”的功能。

跳器、三角片、彈性板，以及后足股節(jié)的外殼、伸肌和屈肌、跳甲的整個(gè)身體共同組成了彈弓六件套。

，時(shí)長(zhǎng)00:25

跳甲后足彈射試驗(yàn)（視頻來源論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348）

跳甲玩兒轉(zhuǎn)彈弓

研究發(fā)現(xiàn)，跳甲的跳躍過程可分為四個(gè)階段：

，時(shí)長(zhǎng)00:24

跳甲的跳躍過程及機(jī)制模型（圖片修改及視頻來源論文DOI: 10.3897/zookeys.915.38348）

1、準(zhǔn)備階段（蓄力期）

跳甲的身體朝向跳躍方向，屈肌收縮拉動(dòng)三角片帶動(dòng)脛節(jié)緊貼股節(jié)，后足彎曲，直至股脛角（股節(jié)與脛節(jié)的夾角）達(dá)到約20°的最小值，姿勢(shì)接近水平。這一彎曲過程通常不超過20毫秒。

玩彈弓：你用手抓住皮兜和彈丸，將彈弓舉到面前，做好準(zhǔn)備。

2、儲(chǔ)能階段（共收縮期）

跳甲在約4-5毫秒內(nèi)，伸肌和屈肌共同收縮，使股脛角從約20°增大至60°。在此過程中，彈性板卡住三角片，使得跳器被拉伸變形，持續(xù)累積能量。

玩彈弓：你開始用胳膊發(fā)力，向后拉皮筋。皮筋被拉長(zhǎng)，儲(chǔ)存的能量越來越多。此時(shí)，你的手指緊緊地扣住皮兜，防止它飛出去。

3、觸發(fā)階段（加速期）

由于張力持續(xù)增加，彈性板無法繼續(xù)卡住三角片，三角片驟然從彈性板脫離，并滑出股節(jié)，儲(chǔ)存的彈性能量瞬間釋放。這導(dǎo)致跳甲的加速度呈爆炸式增加，在1毫秒內(nèi)達(dá)到峰值，股脛角從約60°迅速伸展至130°，觸發(fā)爆發(fā)式跳躍，整個(gè)過程僅持續(xù)1-2毫秒。

玩彈弓：皮筋被拉到極限，你決定發(fā)射時(shí)，你松開了扣住皮兜的手指。皮筋瞬間收縮，所有的能量在極短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)性地傳遞給皮兜和彈丸，彈丸將高速射出。

4、跳離階段（松弛期）

當(dāng)股脛角達(dá)到約130°時(shí)，能量停止釋放。待股脛角伸展超過約160°后，跳甲隨即脫離地面；后足肌肉放松，為下一次跳躍做準(zhǔn)備。

玩彈弓：彈丸飛出，皮筋恢復(fù)原狀，手臂肌肉放松。

跳甲跳躍與彈弓彈射類比

表2 跳甲后足與彈弓的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)類比關(guān)系

昆蟲	起跳所需時(shí)間（約）毫秒	速度（約）米/秒	加速度（約） 米/秒2	功率輸出（每單位質(zhì)量）（約）瓦/千克
跳甲	1.1– 7.7	0.7– 5.6 (最大)	100– 3450	2.2× 105 (油菜蚤跳甲)
跳蚤	1–2	0.8– 1.9 (最大)	960– 1600	6×103– 1.4× 104
沫蟬	1–1.5	2.5– 4.7 (最大)	1667– 5400	未知
蝗蟲	20	2.2– 3.1 (最大)	100	450

跳甲收學(xué)徒

跳甲的高效跳躍機(jī)制已成為科學(xué)家設(shè)計(jì)新一代機(jī)器人的重要靈感來源。

傳統(tǒng)跳躍機(jī)器人多依賴電機(jī)、彈簧或氣壓系統(tǒng)作為動(dòng)力來源，但常面臨整機(jī)重量大、能量密度低、輸出受限等問題，以及響應(yīng)遲緩、無法連續(xù)跳躍等局限。葛斯琴團(tuán)隊(duì)在仿生機(jī)器人動(dòng)能供給方面積極探索，基于對(duì)跳甲后足結(jié)構(gòu)的深入解析及其跳躍機(jī)制的靈感啟發(fā)，成功研發(fā)出一款燃燒動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的跳躍機(jī)器人。一方面，采用丁烷與氧氣混合燃燒，瞬間產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)活塞，構(gòu)成燃燒爆炸推進(jìn)系統(tǒng)，以模擬跳甲的能量爆發(fā)模式。另一方面，通過仿生化的后足多連桿結(jié)構(gòu)，將活塞的直線運(yùn)動(dòng)高效轉(zhuǎn)化為跳躍動(dòng)作，確保力傳遞過程無死區(qū)、無遲滯。這種設(shè)計(jì)顯著提升了單位質(zhì)量輸出功率，能量利用率高，且能實(shí)現(xiàn)爆發(fā)性跳躍與平穩(wěn)行走的無縫切換，極其適用于野外探測(cè)、災(zāi)難救援及星球探索等場(chǎng)景的小型機(jī)器人。

燃燒動(dòng)力跳躍機(jī)器人（圖片修改自論文DOI:10.1007/s42235-025-00726-4）

另外，對(duì)于這些場(chǎng)景中的小型機(jī)器人而言，如何在不平穩(wěn)表面著陸仍是核心挑戰(zhàn)。相比之下，跳甲完全無此困擾。葛斯琴團(tuán)隊(duì)努力于解析跳甲如何在極短時(shí)間內(nèi)完成身體定向與姿態(tài)調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)著陸的核心策略。

通過高速攝像機(jī)，研究者發(fā)現(xiàn)跳甲能在空中通過開合翅膀、調(diào)整身體姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)多軸旋轉(zhuǎn)（俯仰、翻滾），從而精準(zhǔn)著陸于不同角度的表面，甚至能在翅膀閉合時(shí)僅憑身體調(diào)整成功著陸。

跳甲表現(xiàn)出三種不同的跳躍模式：

無翅模式（Wingless）：跳躍時(shí)不展開翅膀，身體在空中多次旋轉(zhuǎn)（甚至翻滾4-5圈），但仍能調(diào)整姿態(tài)成功著陸。

中間模式（Intermediate）：起跳時(shí)不展翅，在空中中途打開翅膀，迅速停止旋轉(zhuǎn)，調(diào)整落點(diǎn)。

有翅模式（Winged）：起跳時(shí)即展開翅膀，飛行平穩(wěn)，幾乎不旋轉(zhuǎn)，直接飛向目標(biāo)。

跳甲表現(xiàn)出三種不同的跳躍模式（圖片來自論文DOI:10.1007/s00359-022-01567-w）

跳甲即使沒有復(fù)雜的大腦，也能通過精巧的身體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行為策略，完成令人驚嘆的精確動(dòng)作控制。盡管研究人員還未解析其中所有奧秘，但正在嘗試將跳甲的跳躍與著陸機(jī)制應(yīng)用于仿生機(jī)器人設(shè)計(jì)。例如，設(shè)計(jì)具有可變姿態(tài)調(diào)整結(jié)構(gòu)的跳躍機(jī)器人，使其能在復(fù)雜地形中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著陸。

跳甲仿生機(jī)器人的研究方興未艾。未來，我們有望目睹這樣的仿生機(jī)器人：它們集跳躍、行走、飛行于一體，具備適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的多模式運(yùn)動(dòng)能力；借助視覺識(shí)別與姿態(tài)調(diào)整，完成精準(zhǔn)著陸的自主決策；其燃燒效率極優(yōu)，采用更環(huán)保的可持續(xù)燃料……

在不久的將來，我們或許就能在火星探測(cè)、廢墟搜救機(jī)器人乃至日常物流機(jī)器人中，看到跳甲“跳躍智慧”的影子。

未來，我們很期待！