Прыгающие ящерицы помогут создать новое поколение роботов

Хищные динозавры, такие как велоцираптор, могли быть настоящими акробатами, так как они очень ловко использовали хвост для уверенного выполнения маневров в воздухе, заявляют ученые, исследующие современных прыгающих ящериц. Они уверены, что длиннохвостые роботы, построенные в рамках этого исследования, могут способствовать в создании нового поколения маневренных поисково-спасательных роботов.

Более 40 лет назад ученые предположили, что велоцирапторы и другие хищные динозавры использовали хвост для стабилизации тела во время прыжков или схожих быстрых и сложных движений, что помогло им стать активными и проворными охотниками. Идея заключалась в том, что рапторы использовали хвосты так, как канатоходцы – балансир (канатоходцы наклоняют шест так, чтоб тело наклонялось в противоположном направлении), то есть вымершие рептилии сгибали хвост, чтобы контролировать ориентацию тела во время прыжка.

С того времени исследователи обнаружили, что раскачивающиеся части тела помогают лемурам, котам, кенгуровым крысам и даже людям во время движения и выполнения акробатических трюков. Но в то время как некоторые исследования предположили, что то же самое справедливо и для гекконов во время подъемов и скольжений, другие указали, что потерявшие хвост ящерицы демонстрировали не только отсутствие изменений в поведении, но и некоторые улучшения. Это поставило под вопрос идею, что хвосты полезны для балансирования.

Для разрешения этого спора ученые проанализировали движения ящериц под названием рыжая агама, которые отлично прыгают и способны совершенно безопасно приземляться. Исследователи сняли видео ящерицы, совершающей последовательные прыжки по направлению к вертикальной стене. Горизонтальные платформы, с которых они прыгали, имели различные поверхности, от скользкой до похожей на наждачную бумагу.

Исследователи обнаружили, что ящерицы раскачивали хвостом, чтобы исправить ошибки, совершенные при отталкивании. Например, на скользкой поверхности их лапы скользили, но рептилии исправляли такие отклонения при помощи соответствующего движения хвоста в полете.

Чтобы подтвердить полученные результаты, ученые сконструировали колесного робота с алюминиевым хвостом величиной с ящерицу под названием хвостбот, который мог прыгать с трамплина, как прыгун на лыжах. Во время каждого прыжка передние колеса робота, которые первыми отрывались от трамплина, начинали падать, в то время как задние были все еще на трамплине, что заставляло машину наклоняться вперед. Чтобы избежать резкого падения на посадочную площадку, хвостбот исправлял угол тела перед приземлением при помощи движений хвоста, контролируемого ответными данными от встроенного гироскопа.

Исследователи разработали математические модели, которые дали им возможность вычислить эффективность различных хвостов для балансирующего тела. В соответствии с их работой велоцираптор, полутораметровый и двадцатикилограммовый хищник, был способен выполнять воздушные акробатические трюки, выходящие за рамки возможностей даже самых проворных современных ящериц.

"Животные демонстрируют, что благодаря эффективным движениям конечностей можно упростить контроль над телом", - объясняет Роберт Фулл, специалист по интегративной биологии из Калифорнийского университета.

Что касается возможных применений результатов этого исследования в робототехнике, то, по словам Фулла, вдохновляющие идеи, полученные при изучении хвоста ящерицы, очевидно, приведут к созданию гораздо более маневренных поисково-спасательных роботов, которые смогут легко преодолевать завалы, образовавшиеся после стихийных бедствий. Шагающие роботы также смогут быстро определять химические, биологические или ядерные опасности, которые могут появиться под землей или в населенной местности.

Относительно прошлых исследований, которые не обнаружили каких-либо изменений в поведении бесхвостых ящериц, Фулл отметил, что животные могли не иметь проблем при передвижении по ровной и гладкой поверхности без каких-либо препятствий, но это не тот случай для труднопроходимой местности или при наличии возмущающих факторов.

Источник: MNN

• < Шестипалые
• Чем бы закусить в Амазонских джунглях? >

Комментарии: