Инженеры разработали механического рептилоидного змееподобного аппарата

Новости МирТесен

Специалисты создали механического ящерица и провели сопоставление с настоящей рептилией. Результаты исследования продемонстрировали, как уникальное расположение конечностей и скорость движения способствуют передвижению животных по вертикальным плоскостям.

Группа специалистов из Университета Саншайн-Кост (Австралия) разработала робототехническое устройство. В качестве прототипа при создании была использована модель тела ящерицы, чтобы выяснить причины эффективности лазания рептилий по вертикальным поверхностям.

Размеры корпуса робота составили 24 сантиметра. Кроме того, конструкторы внедрили алгоритмы управления «лапами», воспроизводящие характерные движения рептилии. После этого исследователи провели испытания с участием азиатских гекконов. (Hemidactylus frenatus) и водяных ящериц (Intellagama lesueurii) и запечатлели, как он и рептилии поднимаются на стену, обитую ковром. Детали процесса опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Исследование выявило, что оптимальная стратегия подъема на высоту как для ящериц, так и для роботов основана на принципе Златовласки: необходимо избегать как чрезмерно высокой, так и слишком низкой скорости. При скорости, составляющей 50-70% от максимальной, вероятность падения аппарата снижается. У рептилий оптимальный диапазон скорости составляет 60-80%.

Кроме того, специалисты обнаружили, что робот сохраняет устойчивость в каждом случае, если его передние конечности находятся под углом 20 градусов к внешней стороне, а задние – под углом 100. В то же время он надежно удерживается на стене, когда конечности расположены внутрь с теми же градусами отклонения. «Этот подход демонстрирует эффективность как при выворачивании лап наружу, так и внутрь. Однако в естественной среде обитания наблюдается только второй вариант», – подчеркнул Кристофер Клементе, возглавлявший данную разработку.

Вдобавок выяснилось, что передвижение для устройства становится более плавным при использовании механизма, имитирующего позвоночник. Для поддержания равновесия оно наклоняется на полградуса – после чего активируются конечности. Также возможен способ перемещения посредством вращения только этого элемента конструкции. Однако наиболее результативным подходом является сочетание частых движений конечностей и редких колебаний «позвоночника».

Анализ генеалогических связей выявил, что древние рептилии, такие как саламандры, используют исключительно движения позвоночного столба для продвижения. В то время как современные виды применяют и конечности, чтобы ползать более эффективно. «Процесс эволюции следовал той же траектории, что и в нашем роботе», – отметил Клементе.

Исследователи полагают, что данная работа демонстрирует механизм формирования оптимальной стратегии подъема на вертикальные поверхности у ящериц. В перспективе это может способствовать созданию более совершенного альпинистского оборудования. «Чтобы создавать роботов с улучшенными характеристиками, необходимо черпать вдохновение из природных решений», – заключили авторы.