Thomas Dalton
0 
778
57
Små roaches med robuste eksoskeletter bruger deres hoveder "som en bilstøtfanger", rapporterede forskere i en ny undersøgelse. Når en skurrende kropshoved rammer en væg, rebounds dens krop opad i en vinkel, hvilket gør det muligt for insektet at skalere den lodrette overflade hurtigere end hvis den havde anvendt bremserne.
Roaches 'front-on tilgang til vægklatring er så effektiv, at det inspirerede forskerne til at designe små robotter, der kan stige op på vægge, som kakerlakker gør - ved at bruge deres hoveder. [De 6 mærkeligste robotter nogensinde oprettet]
Når dyr navigerer i vanskeligt terræn, hjælper et samspil mellem deres sanser og deres hjerner dem med at undgå forhindringer og potentielt fatale fejltagelser. Men roaches 'strategi antyder, at nogle dyr stoler på deres egne kropsformer for ikke kun at beskytte dem mod kollisioner, men også for at kanalisere dette momentum til en vellykket flugtmanøvre, rapporterede undersøgelsesforfatterne i undersøgelsen, som blev offentliggjort online 13. februar. i Journal of the Royal Society Interface.
Forskerne testede 18 mandlige kakerlakker på papirforede løbeoverflader, der sluttede i lodrette vægge, optog højhastighedsvideo med 500 billeder i sekundet og brugte motion-tracking software til at analysere roaches 'overgang fra vandret spor til lodret væg.
For det blotte øje så det ud som alle kasterne, der skalerede væggen, gjorde det problemfrit, bemærkede forskerne i undersøgelsen. Men optagelserne i langsom bevægelse fortalte en anden historie: Kakerlakkerne brugte to forskellige strategier til at klatre op på væggen, hvoraf den ene involverede at ramme væggen med hovedet for at "løfte" ind i en klatrestilling.
Og hovedramperne var mere effektive murklatrere, fortalte studiens hovedforfatter, Kaushik Jayaram, en postdoktor i materialevidenskab og maskinteknik ved Wyss Institute ved Harvard University .
"I de forsøg, hvor de benyttede denne første tilgang, observerede vi, at de ville løbe cirka 20 procent hurtigere, end hvis de landede på deres ben og derefter klatrede op ad muren," sagde Jayaram.
"I et naturligt miljø, hvis de prøver at komme væk fra et rovdyr, kan en 20 procents stigning i hastighed være forskellen mellem liv og død," forklarede han.
Robotter navigerer typisk i terræn ved hjælp af en række sensorer, og udsigten til at opbygge en robot, der hurtigt kunne ændre retning for at klatre - ved hjælp af momentum genereret af sin egen kropsform - var en spændende udfordring, sagde Jayaram. Forskerne mødte det ved at designe en speciel "næse" til roboten, der hjalp med at kaste den opad lige i den rigtige vinkel, sagde Jayaram.
De endte med en trapesformet næse med den ene kant opad monteret foran roboten. Ved anslag ville næsen græsse mod væggen og gøre det muligt for kroppen at rejse sig op, sagde Jayaram. Selvom kakerlakker ikke har næser, tjente strukturen på roboten det samme formål som roaches 'hoveder, hvilket gjorde det muligt for kroppen hurtigt at ændre retning og miste lidt momentum, rapporterede undersøgelsesforfatterne.
Andre robotkonstruktioner har draget fordel af kakerlakkeres biomekanik. Insektenes evne til at klemme sig gennem små åbninger inspirerede ingeniører til at designe en lille robot, der kunne flade sig ned til jorden for at glide gennem smalle revner, en bedrift, der en dag kunne hjælpe med at finde ofre for jordskælv, tidligere rapporteret.
"Naturen kan være en vigtig lærer. Vi får antydninger til, hvordan dyr muligvis står over for disse udfordringer, når de skal udføre flere opgaver på samme tid - at løbe, klatre, operere i miljøer, som de ikke kender," sagde Jayaram.
"Når vi begynder at operere i mere komplekse miljøer, kan vi helt sikkert lære af nogle af de eksempler, som biologi har - og vi kan bestemt også forbedre nogle," sagde han.
Original artikel på .