无外力矩的软体滚动运动力学
软凝聚态物质
2024-10-11 v1 生物物理
摘要
果蝇幼虫是一种软体动物，它能弯曲身体并高效滚动以躲避危险。然而，与普遍认知相反，这种滚动运动并非由重力和地面反作用力的不平衡驱动。通过功能成像和消融实验，我们证明了轴向肌肉在适当角度范围内的顺序激活是产生滚动的关键。我们对肌肉收缩、流体静力骨骼变形以及身体-环境相互作用之间的相互影响进行了建模，并系统地解释了顺序肌肉激活如何产生滚动运动。此外，我们构建了一个气动软体机器人来模仿幼虫的滚动策略，成功验证了我们的模型。这种软体滚动运动的力学模型不仅推进了对相关神经回路的研究，而且在软体机器人领域也具有应用潜力。
关键词
引用
@article{arxiv.2410.07644,
title = {Mechanics of soft-body rolling motion without external torque},
author = {Xudong Liang and Yimiao Ding and Zihao Yuan and Junqi Jiang and Zongling Xie and Peng Fei and Yixuan Sun and Guoying Gu and Zheng Zhong and Feifei Chen and Guangwei Si and Zhefeng Gong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.07644},
year = {2024}
}