Thomas Dalton
0 
3198
810
Małe karaluchy z solidnymi egzoszkieletami używają swoich głów „jak zderzak samochodu” - poinformowali naukowcy w nowych badaniach. Kiedy głowa biegającego karalucha uderza w ścianę, jego ciało odbija się w górę pod kątem, umożliwiając owadowi szybsze przeskakiwanie pionowej powierzchni, niż gdyby użył hamulców.
Czołowe podejście karaluchów do wspinania się po ścianach jest tak skuteczne, że zainspirowało naukowców do zaprojektowania małych robotów, które potrafią wspinać się po ścianach tak, jak robią to karaluchy - używając głowy. [6 najdziwniejszych robotów, jakie kiedykolwiek stworzono]
Kiedy zwierzęta poruszają się po trudnym terenie, wzajemne oddziaływanie między ich zmysłami a mózgiem pomaga im unikać przeszkód i potencjalnie śmiertelnych błędów. Jednak strategia karaluchów sugeruje, że niektóre zwierzęta polegają na własnych kształtach ciała, aby nie tylko chronić je przed zderzeniami, ale także aby skierować ten pęd na udany manewr ucieczki, autorzy badania donoszą w badaniu, które zostało opublikowane w Internecie 13 lutego. w Journal of the Royal Society Interface.
Naukowcy przetestowali 18 samców karaluchów na wyłożonych papierem powierzchniach biegowych zakończonych pionowymi ścianami, nagrywając wideo z dużą prędkością z prędkością 500 klatek na sekundę i używając oprogramowania do śledzenia ruchu do analizy przejścia karaluchów z poziomej ścieżki do pionowej ściany..
Gołym okiem wyglądało to tak, jakby wszystkie karaluchy, które wspinały się po ścianie, robiły to bezproblemowo - zauważyli naukowcy w badaniu. Ale nagranie w zwolnionym tempie opowiadało inną historię: karaluchy używały dwóch różnych strategii wspinania się po ścianie, z których jedna polegała na taranowaniu ściany głowami, aby „unieść się” do pozycji wspinaczkowej.
A karaluchy taranujące głowy były bardziej wydajnymi wspinaczami po ścianach, powiedział główny autor badania, Kaushik Jayaram, pracownik naukowy z tytułem doktora nauk o materiałach i inżynierii mechanicznej w Instytucie Wyss na Uniwersytecie Harvarda. .
„W próbach, w których stosowali podejście skierowane głową do przodu, zaobserwowaliśmy, że biegaliby około 20 procent szybciej niż gdyby wylądowali na nogach, a następnie wspięli się na ścianę” - powiedział Jayaram.
„W naturalnym środowisku, jeśli próbują uciec przed drapieżnikiem, 20-procentowy wzrost prędkości może być różnicą między życiem a śmiercią” - wyjaśnił.
Roboty zazwyczaj poruszają się po terenie za pomocą szeregu czujników, a perspektywa zbudowania robota, który mógłby szybko zmienić kierunek wznoszenia - wykorzystując pęd generowany przez kształt własnego ciała - była intrygującym wyzwaniem, powiedział Jayaram. Naukowcy spotkali się z tym, projektując specjalny „nos” dla robota, który pomógł mu podnieść go pod odpowiednim kątem, powiedział Jayaram..
Kończyli z trapezoidalnym nosem z jedną krawędzią skierowaną do góry, zamontowanym z przodu robota. Po uderzeniu nos otarłby się o ścianę i umożliwiłby cofnięcie się ciała, powiedział Jayaram. Chociaż karaluchy nie mają nosa, konstrukcja robota służyła temu samemu celowi, co głowy karaluchów, umożliwiając ciału szybką zmianę kierunku, tracąc przy tym trochę pędu - podali autorzy badania..
Inne projekty robotów wykorzystały biomechanikę karaluchów. Zdolność owadów do przeciskania się przez maleńkie otwory zainspirowała inżynierów do zaprojektowania małego robota, który mógłby rozpłaszczyć się na ziemi, aby prześliznąć się przez wąskie szczeliny - wyczyn, który pewnego dnia może pomóc zlokalizować ofiary trzęsień ziemi..
„Natura może być ważnym nauczycielem. Otrzymujemy wskazówki, jak zwierzęta mogą stawić czoła tym wyzwaniom, gdy muszą wykonywać wiele zadań jednocześnie - bieganie, wspinanie się, operowanie w nieznanych im środowiskach” - powiedział Jayaram.
„Kiedy zaczynamy działać w bardziej złożonych środowiskach, z pewnością możemy uczyć się na niektórych przykładach, które posiada biologia - a niektóre też możemy zdecydowanie ulepszyć” - powiedział.
Oryginalny artykuł na .