Nie mają nóg.
Wydawać by się mogło, że nie powinny umieć wspiąć się na pionową ścianę ani stanąć prosto, a jednak węże robią to wbrew logice. Nowe badania odkrywają fizykę stojącą za podnośnikami bez kończyn i zaskakujące mechanizmy generowania siły przez miękkie ciała na twardych powierzchniach.
Opis problemu
Naukowcy musieli zrozumieć ten proces.
Nie tylko dlatego, że ekscytujące jest obserwowanie pytona owijającego się wokół słupa, ale także dlatego, że robotycy potrzebują tych danych. Jeśli inżynierom uda się ustalić, w jaki sposób wąż rozkłada ciężar i znajduje podparcie bez stawów, być może robot poszukiwawczo-ratowniczy poradzi sobie z tym samym.
Zaczęli od problemu bioinżyniera : jak modelować coś tak elastycznego. Węże to złożone stworzenia. Ich mięśnie kurczą się, rozszerzając klatkę piersiową w celu przyczepienia się do powierzchni, tworząc przyczepność tam, gdzie wydaje się, że jej nie ma.
Tarcie jest wszystkim
Grawitacja jest tutaj głównym wrogiem. Bezkompromisowo ściąga pytona w dół. Aby się wspiąć, wąż potrzebuje siły, która przeciwstawi się tej grawitacji.
Trzeba polegać nie tylko na przyczepności. Ważne jest, aby ustawić ciało tak, aby tarcie przejęło największy ciężar.
Zespół stworzył model komputera. Opracowali scenariusze, zmieniając kąt ciała węża i badając interakcję między skórą a ścianą.
Okazało się, że wąż tworzy pętle. A raczej zakręty w kształcie litery S. Każde zagięcie pełni rolę małego punktu zakotwiczenia.
Lekcje robotyki
Ma to kluczowe znaczenie dla robotyki.
Zbuduj sztywny metalowy „latawiec”, a będzie się ślizgał. Stwórz miękkiego robota, który będzie w stanie regulować ciśnienie, a będziesz miał maszynę, która będzie wspinać się na drzewa, pokonywać gruzy i poruszać się po zawalonych budynkach.
Badania wykazały, że taktyka jest ważniejsza niż brutalna siła. Niewielka zmiana kąta i specjalna strategia skurczów pozwalają wężowi utrzymać pozycję pionową bez zsuwania się.
Czy jest elegancko? Może. Zdrowy? Zdecydowanie tak.
Pytania otwarte
Z analizowanego przez naukowców materiału filmowego wynika, że węże robią to na wolności cały czas, nie przejmując się podręcznikami fizyki.
Po prostu wstają.
Nadal nie do końca rozumiemy, w jaki sposób ich układ nerwowy oblicza obciążenie poszczególnych segmentów ciała w czasie rzeczywistym. Jest to skomplikowany, biologiczny, niedoskonale zaprojektowany mechanizm.
I może dlatego to w ogóle działa.
Robot ma próby i algorytmy. Wąż ma kręgosłup i wolę.
A reszta wciąż wisi w powietrzu… a przynajmniej na ścianie. 🐍
