Ze hebben geen benen.
Je zou niet denken dat ze tegen een verticale muur kunnen klimmen of rechtop kunnen staan, maar slangen doen het toch. Een nieuwe studie ontrafelt de natuurkunde achter deze ledematenloze beklimmingen en onthult een aantal verrassende mechanismen over hoe zachte lichamen kracht genereren tegen harde oppervlakken.
De opstelling
Onderzoekers moesten dit uitzoeken.
Niet alleen omdat het cool is om te zien hoe een python een paal omhelst, maar omdat robots de gegevens ook nodig hebben. Als ingenieurs kunnen begrijpen hoe een slang het gewicht verdeelt en een prooi vindt zonder gewrichten, zou een zoek- en reddingsrobot misschien hetzelfde kunnen doen.
Ze begonnen met het probleem van een bio-ingenieur : hoe je zoiets kleins kunt simuleren. Slangen zijn complex. Hun spieren trekken samen, waardoor hun ribbenkast uitzet om grip te krijgen op oppervlakken, waardoor tractie ontstaat waar er geen is.
Wrijving is alles
Zwaartekracht is hier de vijand. Het trekt de python meedogenloos naar beneden. Om te klimmen heeft de slang kracht nodig die de trekkracht tegenwerkt.
Het gaat niet alleen om grijpen. Het gaat erom het lichaam zo te kantelen dat wrijving het zware werk doet.
Het team heeft een computermodel gemaakt. Ze voerden scenario’s uit waarin de lichaamshoek van de slang veranderde, waarbij ze keken naar het grensvlak tussen huid en muur.
Het blijkt dat de slang lussen creëert. Of beter gezegd, S-vormige rondingen. Elke curve fungeert als een klein ankerpunt.
Robotlessen
Dit is van belang voor de roboticus.
Bouw een hardmetalen slang en hij glijdt weg. Bouw een zachte machine die de druk kan moduleren, en je hebt een machine die in bomen klimt, puin opruimt en door ingestorte gebouwen beweegt.
Uit het onderzoek bleek dat tactiek belangrijker is dan brute kracht. Een kleine hoekverschuiving, een specifieke strategie van samentrekking, zorgt ervoor dat de slang zijn positie verticaal kan behouden zonder naar beneden te glijden.
Is het elegant? Misschien. Is het nuttig? Zeker.
Open vragen
De beelden die ze analyseerden laten zien dat slangen dit de hele tijd in het wild doen, zonder zich druk te maken over natuurkundeboeken.
Ze klimmen gewoon.
We zijn nog steeds aan het uitzoeken hoe hun zenuwstelsel precies de belasting van elk segment in realtime berekent. Het is rommelige, biologische, onvolmaakte techniek.
Wat misschien wel de enige reden is waarom het überhaupt werkt.
We hebben een robot die het probeert. De slang heeft een ruggengraat en een wil.
De rest hangt nog in de lucht, of in ieder geval aan de muur. 🐍
