美国佐治亚理工学院工程师从一种比人类发丝更细、能跳跃弯曲的寄生虫——线虫的运动机制中获得灵感，成功开发出一种可前后跳跃的软体机器人。该机器人长12.7厘米，由内置碳纤维脊柱的硅胶杆构成，虽无腿部结构，却能跃升至3米高。

研究团队于4月23日在《Science Robotics》期刊上发表了相关论文，指出这一发现将有助于开发能在不同地形、高度及方向灵活跳跃的机器人。

线虫身体的细度甚至比人的头发还要纤细，并且没有腿。它们跳跃的高度是其自身长度的20倍，这相当于人类平躺在地，却能一跃跳上三层楼高的建筑。

在进入宿主体内之前，线虫会通过跳跃附着宿主。研究人员借助高速摄像机发现，这些生物会根据目标方向将身体弯曲成不同的形态。当线虫收紧躯体形成特定扭结时，能将弹性势能积蓄并瞬间释放，以自身体长20倍的惊人高度跃向目标方向。

线虫的跳跃机制如下：

· 后跳： 抬高头部，同时收紧身体中部形成扭结，姿态类似人类深蹲。随后，蠕虫利用扭曲姿态储存的能量，实现类似体操运动员后空翻般的、向后翻腾跳跃。

· 前跳： 头部保持笔直，在身体尾端形成高抬的扭结，姿态酷似人类立定跳远的预备动作。但与直线跳跃不同，线虫主要实施近乎垂直的向上弹射。

通过改变重心位置，线虫能精准控制跳跃方向。尤为惊人的是，它们在完成这些高难度动作时，身体几乎处于打结打结状态。

通常而言，扭结意味着功能失效。血管扭结会导致中风，吸管扭结失去使用价值，水管扭结阻断水流。但线虫的扭结形态却能储存弹跳所需能量。

对此，研究人员总结到：线虫的跳跃过程可分环形结构的形成、扭结结构的形成以及环形结构的展开三个关键阶段。在环形结构形成阶段，线虫通过主动调节其身体的长宽比，在腹部形成液态连接的α形环结构。此结构为后续能量的存储提供了基础。在扭结结构形成阶段，随着环形结构的进一步压缩，其压缩侧的曲率超过临界值，进而形成扭结结构。此过程中，线虫的身体形态发生显著变化，为能量的快速释放创造了条件。在环形结构展开阶段，扭结迅速打开，释放出储存的弹性势能，推动线虫完成高效跳跃。

研究团队在分析高速录像后，首先构建了线虫跳跃的动力学模型，继而制造出模仿蠕虫跳跃行为的软体机器人原型。最终，通过引入碳纤维增强技术，显著提升了机器人的弹跳速度。

团队研究发现：可逆扭结结构使线虫单次跳跃能储存更多能量。它们能在十分之一毫秒内急速释放能量实现弹跳，且凭借其结构强度可重复进行多次跳跃。研究人员设计由碳纤维等材料构成的简易弹性系统，通过可控的扭结机制，实现能量储存与释放，从而实现在复杂地形中的跳跃移动。

研究团队指出，未来的研究可进一步探索扭结不稳定性在其他软体机器人应用中的潜力，例如在爬行、游泳或抓取等任务中的应用。通过结合智能材料和自适应结构，研究人员有望开发出具有更高灵活性与适应性的软体机器人，以满足复杂环境下的多样化需求。

原文链接：

https://coe.gatech.edu/news/2025/04/engineering-robot-can-jump-10-feet-high-without-legs