Sie haben keine Beine.
Man würde nicht glauben, dass sie eine senkrechte Wand erklimmen oder aufrecht stehen könnten, aber Schlangen tun es trotzdem. Eine neue Studie entschlüsselt die Physik hinter diesen gelenklosen Aufstiegen und enthüllt einige überraschende Mechanismen darüber, wie weiche Körper Kraft gegen harte Oberflächen erzeugen.
Der Aufbau
Forscher mussten das herausfinden.
Nicht nur, weil es cool ist, einer Python dabei zuzusehen, wie sie eine Stange umarmt, sondern auch, weil Roboter die Daten brauchen. Wenn Ingenieure verstehen können, wie eine Schlange ihr Gewicht verteilt und ohne Gelenke Halt findet, könnte ein Such- und Rettungsroboter vielleicht dasselbe tun.
Sie begannen mit dem Problem eines Bioingenieurs : wie man etwas so Weiches simuliert. Schlangen sind komplex. Ihre Muskeln ziehen sich zusammen und dehnen ihren Brustkorb aus, um Oberflächen zu greifen und dort Traktion zu erzeugen, wo keine vorhanden ist.
Reibung ist alles
Die Schwerkraft ist hier der Feind. Es zieht die Python unbarmherzig nach unten. Um zu klettern, benötigt die Schlange Kraft, die diesem Zug entgegenwirkt.
Es geht nicht nur ums Greifen. Es geht darum, den Körper so zu neigen, dass die Reibung das schwere Heben übernimmt.
Das Team erstellte ein Computermodell. Sie führten Szenarien durch, in denen sich der Körperwinkel der Schlange änderte, und betrachteten dabei die Schnittstelle zwischen Haut und Wand.
Es stellt sich heraus, dass die Schlange Schleifen erzeugt. Oder besser gesagt, S-förmige Kurven. Jede Kurve fungiert wie ein kleiner Ankerpunkt.
Roboterunterricht
Das ist wichtig für den Roboter.
Bauen Sie eine harte Metallschlange, und sie rutscht aus. Bauen Sie eine weiche Maschine, die den Druck regulieren kann, und Sie haben eine Maschine, die auf Bäume klettert, Trümmer erklimmt und sich durch eingestürzte Gebäude bewegt.
Die Studie zeigte, dass Taktik wichtiger ist als pure Kraft. Eine leichte Winkelverschiebung, eine bestimmte Strategie der Kontraktion, ermöglicht es der Schlange, ihre Position vertikal zu halten, ohne nach unten zu rutschen.
Ist es elegant? Vielleicht. Ist es nützlich? Definitiv.
Offene Fragen
Das von ihnen analysierte Filmmaterial zeigt Schlangen, die dies ständig in freier Wildbahn tun, ohne sich um Physiklehrbücher zu kümmern.
Sie klettern einfach.
Wir sind immer noch dabei herauszufinden, wie genau ihr Nervensystem die Belastung jedes Segments in Echtzeit berechnet. Es ist eine chaotische, biologische, unvollkommene Technik.
Das könnte der einzige Grund sein, warum es überhaupt funktioniert.
Wir haben einen Roboter, der es versucht. Die Schlange hat ein Rückgrat und einen Willen.
Der Rest liegt noch in der Luft oder zumindest an der Wand. 🐍
