https://frosthead.com

Roboți stângaci arată cum se potrivește cozile pentru primii pământuri pe noile înălțimi

Astăzi, câinele tău folosește coada pentru a miza, a arăta și a alerga în cerc. Dar cozile fac mult mai mult decât atât: în urmă cu 360 de milioane de ani, aceștia au ajutat primii pasionați de pământ să facă tranziția evolutivă fatidică de la apă la pământ. Într-un nou studiu, cercetătorii au folosit roboți cu coada încăpățânată, concepute pentru a se deplasa ca peștii „câmpii” amfibi, pentru a arăta că primii călători pot fi folosiți cozile pentru a naviga în condiții de coastă trădătoare.

Continut Asemanator

  • Ulei secret auto-lubrifiant pentru ca să înoate mai repede

Rezultatele, detaliate în numărul săptămânii din revista Science, ar putea ajuta la proiectarea de roboți amfibi care pot trânti eficient pe suprafețe provocatoare, cum ar fi nisipul care poate curge în jurul membrelor și poate împiedica mișcarea. (Fără a spune la ce ar putea fi folosiți acești roboți cu picioare duble, dar merită menționat faptul că studiul a fost finanțat în parte de Biroul de Cercetare al Armatei SUA și de Laboratorul de Cercetare al Armatei.)

„Terenul nu este doar beton dur sau roci. Poate fi alcătuit din teren liber și nisipos, plin de noroi, care curge la contact, și deplasarea prin aceste tipuri de materiale nu este deloc banală ”, spune liderul studiului, Daniel Goldman, un biofizic la Georgia Tech, specializat în locomoția animalelor.

Pentru a obține mai multe informații cu privire la locomoția vertebratelor terestre timpurii sau a tetrapodilor, Goldman și colegii săi au studiat mișcarea mușchiului african, un pește mic, amfibiu, care trăiește în zonele de maree din apropierea țărmului și își petrece timpul atât în ​​apă cât și pe nisip și suprafețe noroioase. Mudskippers își folosesc aripioarele nubby pentru a se plimba pe uscat și se știe că, din când în când, sărit prin coada.

Observațiile echipei au dezvăluit coada cârciumarului este doar marginal utilă pentru deplasarea pe suprafețe plane - dar devine semnificativ mai importantă atunci când creatura trebuie să se propulseze înclinând alunecos.

Pentru a înțelege mai bine modul în care folosea aripioarele și coada în concordanță, omul de știință a folosit o imprimantă 3D pentru a crea un robot care imită unele dintre mișcările cheie ale creaturii. Cel mai important, „MuddyBot” poate face o apăsare și-și poate împinge membrele din față înapoi - o mișcare numită „cârlionțare” - și poate așeza coada puternică în unghiuri diferite pe sol în raport cu membrele sale.

„Nu este cel mai sclipitor dispozitiv”, spune Goldman, „dar este bine controlat. Folosim un robot pentru a face știință și, în acest caz, pentru a vorbi despre lucruri care s-au întâmplat acum 360 de milioane de ani. ”

Robotul are două membre și o coadă puternică, cu mișcare asigurată de motoarele electrice. (Rob Felt, Georgia Tech) Robotul are două membre și o coadă puternică, cu mișcare asigurată de motoarele electrice. (Rob Felt, Georgia Tech)

Ca și cârmaciul, MuddyBot avea nevoie de o lovitură din coadă pentru a urca o înclinare de nisip de 20 de grade. Coada a fost utilă și pentru ancorare, astfel încât robotul nu a alunecat înapoi în josul pantei.

„Privind roboții, am reușit să eliminăm unele dintre avantajele folosirii cozilor în concert cu membrele”, spune Goldman. "În special pentru materialele înclinate abrupt, în special, dacă nu folosiți coada, vă blocați destul de repede."

Rezultatele sunt un pas important - fără niciun punct de vedere - spre înțelegerea principiilor mecanice ale locomoției tetrapodului timpuriu și a importanței cozilor în special, spune John Nyakatura, biolog evoluționist la Universitatea Humboldt din Berlin, care nu a fost implicat în studiu.

„Pentru o lungă perioadă de timp, locomoția de salamandră a fost considerată cel mai adecvat model [pentru mișcarea timpurie a tetrapodului”, spune Nyakatura, care a scris un articol de știri aferent despre descoperirile pentru Știință . „Din moment ce salamandrele nu folosesc coada în această modă pe suporturi provocatoare precum înclinări abrupte și nisipoase, nimeni nu s-a gândit la coadă.”

Nyakatura a laudat, de asemenea, metodele inovatoare ale echipei. „Ceea ce îmi place la această lucrare este că se bazează pe diferite abordări de cercetare: robotică, simulări, biomecanica peștilor vii”, spune el. „Utilizarea simulării și a roboților oferă în special posibilități deosebite inferențelor funcționale în paleontologie. Aceste abordări permit (dumneavoastră) să variați sistematic parametrii individuali. Întregul „spațiu de parametri” poate fi explorat, inclusiv combinații de parametri care nu pot fi observate la animalele vii. ”

John Hutchinson, un profesor de biomecanică evolutivă la Universitatea din Londra, a fost de acord. Trecerea de la apă la pământ „a fost o tranziție majoră în evoluția vertebratelor și a creat stadiul pentru tot ce s-a întâmplat pe pământ în grupul de vertebrate”, spune Hutchinson, care nu a fost implicat în cercetare. „Nimeni nu a folosit vreodată roboți pentru a arunca lumină în această zonă, așa că va fi interesant să vedem unde merge.”

Roboți stângaci arată cum se potrivește cozile pentru primii pământuri pe noile înălțimi