PMI_092022 PMI_092022 PMI_092022

Unikátny robot inšpirovaný chvostoskokmi sa naučil počas skoku upraviť svoju polohu

Technológie
0

Vedci objavili tajomstvo prirodzenej akrobacie chvostoskokov na vode, keď unikajú pred predátormi. Domnievajú sa, že by to mohlo viesť k robotom, ktoré bezpečnejšie pristávajú na vode. Chvostoskoky sú malé bezstavovce s mäkkým telom, šiestimi nohami a zvláštnou anatómiou, ktorá ich chráni pred predátormi: na spodnej strane majú skokový orgán. Keď chvostoskok uvoľní tento orgán, udrie do vody a vymrští živočícha do vzduchu až do desaťnásobku jeho výšky. Vo vzduchu sa otočí, aby upravil svoju polohu, a potom vzpriamený opäť hladko pristane na vode.

Tím výskumníkov z Georgijského technologického inštitútu preskúmal mechaniku pohybu chvostoskoka – od skoku cez úpravu polohy až po pristátie. Potom v spolupráci s výskumníkmi z univerzity Ajou v Južnej Kórei zostrojili malé skákajúce roboty, ktoré sa podobajú na tieto živočíchy. Tieto experimenty by mohli posunúť vpred viaceré oblasti inžinierstva vrátane robotiky a aerodynamiky. 

Predplatné NEXTECH 2021

Chvostoskok nielenže  dokáže pri vzlete upraviť uhol svojho skokanského orgánu furkuly, ale aj pristáť na trubicovom prívesku nazývanom hydrofilný kolofor, ktorý zadržiava vodu a priľne k povrchu, čo živočíchovi umožní prilepiť sa pri pristátí. Vo vzduchu sa chvostoskok zakriví do tvaru písmena U, čo vytvára aerodynamický krútiaci moment, silu, ktorá spôsobuje, že sa jeho telo otáča okolo vlastnej osi, až kým nie je v pravej polohe. Táto úprava sa uskutoční len 20 milisekúnd po skoku – rýchlejšie, ako to dokáže akýkoľvek iný bezkrídly organizmus.

Tím sa inšpiroval prirodzenou schopnosťou chvostoskokov a vytvoril matematický model fyziky, ktorá sa podieľa na ich pohybe, vrátane povrchového napätia, zotrvačnosti, vztlaku, odporu, kapilárneho rozptylu a adhéznych síl. Vypočítali, ako chvostoskok predvádza stabilné pristátia, ktoré uvoľňujú energiu prostredníctvom vlnenia na vodnej hladine. Tím zistil, že chvostoskoky dokážu ovládať uhol výskoku a rýchlosť. Tieto informácie zahrnuli do matematického modelu.

Ich výsledná počítačová simulácia ukazuje, že uhol tela je kľúčový pre hladké pristátie a kĺzanie na kolofore, ktorý zhromažďuje kvapky vody, aby zabezpečil stabilnú jazdu. Na základe týchto údajov tím navrhol a skonštruoval robota s podobne zníženým ťažiskom. Ich prvé roboty sa však príliš točili a nedokázali správne pristáť. Ďalší robot teda dostal odporové klapky, prídavné zariadenia k hlavnému telu, ktoré znižovali jeho rotáciu.

Teraz mohol pristáť na nohách. Keď tieto upravené roboty podrobili skúškam, tím potvrdil, že na pristátie je potrebný kolofor a telo ohnuté do tvaru U. Aj keď tieto roboty dosiahli stabilitu, neboli také zručné ako chvostoskoky. Počas testov vykázali 75-percentnú úspešnosť v porovnaní s 85-percentnou úspešnosťou dokonalého pristátia chvostoskokov.

Tento výskum má však význam pre pochopenie ovládania tela v malej mierke. Tím dúfa, že sa mu podarí hlbšie preskúmať hydrodynamiku chvostoskoka a využiť tieto poznatky na navrhnutie pružného skákajúceho robota, ktorý dokáže deformovať svoje telo a priľnúť k hladine. Umožnilo by to rozšíriť schopnosti robotov v nových terénoch, ako sú napríklad otvorené vodné plochy v jazerách a oceánoch.

Zdroj: popularmechanics.com.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať