Исследователи из Мичиганского университета и Университета Сан-Диего (UCSD) изучали переориентацию роботов в воздухе с помощью хвоста и выяснили, что млекопитающие уже эффективно оптимизировали это движение. Таким образом разработчики хотят сделать роботов с более легкими и эффективными хвостами, показывая, как животные используют физику для маневрирования, пишет Interesting Engineering, ссылаясь на исследование, опубликованное в The Journal of the Royal Society Interface.
Ученые выделили два типа хвостов позвоночных: тяжелые мускулистые хвосты ящериц, которые обеспечивают вращение в одной плоскости, благодаря чему решили создать роботов с жестким хвостом, а также более легкие хвосты млекопитающих, которые приводятся в движение сухожилиями.
По словам разработчиков, несмотря на первоначальные предположения, хвосты млекопитающих образуют сложные 3D-кривые, которые позволяют эффективно вращать тело и дают представление как о биомеханике, так и о дизайне роботов.
"Жесткие, похожие на ящерицы хвосты - это просто, но хвосты в стиле млекопитающих могут быть легче и лучше для космоса. Исследователи изучали, как хвост помогает животным и роботам маневрировать в воздухе, сосредоточившись на инерционных придатках, создающих вращение тела", - подчеркивают в материале.
Вдохновившись ящерицами и гекконами, исследователи разработали жесткие одноплоскостные хвосты для повышения стабильности и контроля воздушных и наземных роботов. Отмечается, что некоторые робототехнические хвосты помогают при посадке, переориентации полета и скоростных поворотах. Однако хвосты позвоночных животных, к примеру кошек и белок, являются более сложными, ведь состоят из многих позвонков, которые позволяют им совершать различные движения.
Проанализировав хвосты млекопитающих, ученые обнаружили, что увеличение костных сегментов в пределах одной длины улучшает способность к вращению. Чтобы оценить эффективность хвоста, они разработали симуляции, которые оптимизируют траектории хвоста для точных вращений тела. По сравнению с предыдущими моделями, которые имели жесткие структуры, их подход учитывает деформативность и реалистичные ограничения контроля.
"Мы не знали, как будут выглядеть результаты при исследовании влияния различных конфигураций хвостового сустава, особенно если позволить длине отдельных костей меняться в процессе оптимизации", - отметил первый автор исследования Сюнь Фу.
В то же время исследовательница, профессор клеточной биологии и биологии развития Калифорнийского университета Сери Вебер отметила, что хвостовые скелеты млекопитающих очень отличаются друг от друга.
"И теперь мы можем сказать, что этот специфический тип хвоста эволюционирует для облегчения инерционного маневрирования. Мы с нетерпением ждем того, как двигаются другие типы хвостов", - добавила она.
Другие научные исследования
Как писал УНИАН, ученые обнаружили на дне Тихого океана странный сигнал 10-миллионной давности. Благодаря этому археологические находки, такие как кости или остатки дерева, могут быть достаточно точно датированы благодаря такому открытию.
Также стало известно, что NASA запустит миссию для воссоздания солнечного затмения. В частности NASA хочет понять, как формируется солнечный ветер и почему он ускоряется во время путешествия в космосе.
