Новый робот плавает и прыгает, как китайский рисовый кузнечик
Кузнечик вида Oxya chinensis умеет молниеносно выпрыгивать из воды. Эта заманчивая способность привела тому, что китайский рисовый кузнечик, как ещё называют это насекомое, вдохновил роботетехников из Германии.
Профессор Станислав Горб из Кильского университета — биолог, материаловед и специалист по бионике, то есть науке о способностях животных, полезных для создания промышленных аналогов. Профессор Горб сотоварищи получили известность среди робототехников благодаря тому, что заимствовали секреты разной живности для технических новаций. Например, ранее они создали захваты робота на основе клейкой плёнки и аналога лапок насекомых, пауков и гекконов, благодаря которым те бегают по стенам.
И вот Горб с коллегами в сотрудничестве с исследователями из Китая изучили того самого кузнечика Oxya chinensis. Этих прыгунов-летунов часто можно встретить вдоль реки Янцзы. И если они плюхнутся ненароком в воду, то могут легко выбраться и улететь. В общем, способность этого существа плавать и выпрыгивать из воды очаровала специалистов по биомеханике.
Чрезвычайно быстрое передвижение кузнечика по воды и то, как он сигает из неё до сих пор досконально не изучалось. Тем более с прицелом на создание аналогичных роботов.

Сначала в лаборатории пристально рассмотрели, как именно O. chinensis это делают. Для эксперимента 15 особей длиной от 2,2 до 3,4 см (без учёта лапок) и весом от 0,4 г до 1 г бросали в стеклянную ванночку. Вели себя подопытные по-разному: одни замирали на поверхности воды, другие вяло дрейфовали, третьи принимались бодро плыть, а четвёртые сразу же выпрыгивали.
Затем учёные сосредоточились только на тех видео, на которых кузнечики плавали либо выпрыгивали из жидкости. Съёмки с помощью двух высокоскоростных камер позволили проанализировать 48 прыжков и 54 «заплыва». Исследователи сравнили все движения, а затем вникли в механизмы для понимания, как кузнечикам удавалась их акробатика.
Предыдущие похожие исследования фокусировались на двух типах передвижения по поверхности воды. Первый зависит от поверхностного натяжения, которое используют водомерки. Второе обеспечивается исключительно работой лапок животного. Пример тому — бег по воде ящериц-василисков.
Но ни одна из двух динамических стратегий не была идеальной для создания роботов. Для скольжения по воде наподобие водомерок роботам понадобились бы предельно гидрофобные (не смачиваемые) поверхности. А для больших роботов это было просто нереально. А чтобы молотить конечностями по воде со скоростью василиска робот затрачивал бы слишком много энергии.
Умение китайского кузнечика выпрыгивать из воды основано на другом принципе, который команда профессора Горба описала впервые. С точки зрения физики всё оказалось связано с гидростатическим давлением, пропорциональным массе кузнечиков. А движущие силы зависели от взаимодействия лапок с водой, то есть подчинялись законам гидродинамики. Иными словами, китайский кузнечик сочетает комбинацию техник и водомерок, и василисков: его весу противостоят статические гидросилы, а поступательное движение вперёд происходит за счёт гидродинамики.
После изучения структуры движений и поведенческих стратегий Oxya chinensis Горб и его команда построили действующий образец своего первого робота. Подобно насекомым, прототип может плавать и выпрыгивать из воды, двигая конечностями с разной скоростью.
К сожалению, соответствующее видео на ютьюбе ещё не появилось, так что короткую съёмку можно найти по ссылке.
Профессор Станислав Горб из Кильского университета — биолог, материаловед и специалист по бионике, то есть науке о способностях животных, полезных для создания промышленных аналогов. Профессор Горб сотоварищи получили известность среди робототехников благодаря тому, что заимствовали секреты разной живности для технических новаций. Например, ранее они создали захваты робота на основе клейкой плёнки и аналога лапок насекомых, пауков и гекконов, благодаря которым те бегают по стенам.
И вот Горб с коллегами в сотрудничестве с исследователями из Китая изучили того самого кузнечика Oxya chinensis. Этих прыгунов-летунов часто можно встретить вдоль реки Янцзы. И если они плюхнутся ненароком в воду, то могут легко выбраться и улететь. В общем, способность этого существа плавать и выпрыгивать из воды очаровала специалистов по биомеханике.
Чрезвычайно быстрое передвижение кузнечика по воды и то, как он сигает из неё до сих пор досконально не изучалось. Тем более с прицелом на создание аналогичных роботов.

Сначала в лаборатории пристально рассмотрели, как именно O. chinensis это делают. Для эксперимента 15 особей длиной от 2,2 до 3,4 см (без учёта лапок) и весом от 0,4 г до 1 г бросали в стеклянную ванночку. Вели себя подопытные по-разному: одни замирали на поверхности воды, другие вяло дрейфовали, третьи принимались бодро плыть, а четвёртые сразу же выпрыгивали.
Затем учёные сосредоточились только на тех видео, на которых кузнечики плавали либо выпрыгивали из жидкости. Съёмки с помощью двух высокоскоростных камер позволили проанализировать 48 прыжков и 54 «заплыва». Исследователи сравнили все движения, а затем вникли в механизмы для понимания, как кузнечикам удавалась их акробатика.
Предыдущие похожие исследования фокусировались на двух типах передвижения по поверхности воды. Первый зависит от поверхностного натяжения, которое используют водомерки. Второе обеспечивается исключительно работой лапок животного. Пример тому — бег по воде ящериц-василисков.
Но ни одна из двух динамических стратегий не была идеальной для создания роботов. Для скольжения по воде наподобие водомерок роботам понадобились бы предельно гидрофобные (не смачиваемые) поверхности. А для больших роботов это было просто нереально. А чтобы молотить конечностями по воде со скоростью василиска робот затрачивал бы слишком много энергии.
Умение китайского кузнечика выпрыгивать из воды основано на другом принципе, который команда профессора Горба описала впервые. С точки зрения физики всё оказалось связано с гидростатическим давлением, пропорциональным массе кузнечиков. А движущие силы зависели от взаимодействия лапок с водой, то есть подчинялись законам гидродинамики. Иными словами, китайский кузнечик сочетает комбинацию техник и водомерок, и василисков: его весу противостоят статические гидросилы, а поступательное движение вперёд происходит за счёт гидродинамики.
После изучения структуры движений и поведенческих стратегий Oxya chinensis Горб и его команда построили действующий образец своего первого робота. Подобно насекомым, прототип может плавать и выпрыгивать из воды, двигая конечностями с разной скоростью.
К сожалению, соответствующее видео на ютьюбе ещё не появилось, так что короткую съёмку можно найти по ссылке.
- Дмитрий Ладыгин
- techxplore.com; wikipedia.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Васюганские топи: что скрывает самое большое болото на планете?
И почему его называют вечно молодым? И кто прятался в самом сердце мрачных болот?...
Кипящая дыра в Йеллоустоуне: почему геологи «проморгали» опасный инцидент?
Геологический детектив: незамеченный взрыв, неожиданный провал и далеко идущие последствия...
Дикий народ чучуна: Кто наводил ужас на коренное население Сибири?
Йети? Люди-изгои? Древнее племя? Пока что вопросов больше, чем ответов...
Европа задыхается от жары: почему западные страны оказались не готовы к стремительному потеплению?
Эксперты говорят: с каждым годом будет все хуже и опаснее. Но выхода из ситуации пока нет...
Мрачный прогноз для США из 1995 года сбылся: в чем великий ученый Саган оказался прав?
Исследователь говорил: все плохо, но еще не все потеряно. Его советы могут реально помочь всему человечеству...
Почему их ДНК не меняется уже 42 000 лет: определен самый древний народ на планете
Три раза предки жителей Океании встречались с исчезнувшими видами людей, и это в корне изменило их гены...
Мы не единственные во Вселенной: ученые рассказали о «невозможных» видах разума
Сознание может быть у кого угодно. Но сможем ли мы узнать его при встрече?...
Еще одна тайна майя: археологи секрет алтаря в заброшенном городе
Выяснилось, что индейцы долгие столетия продолжали исповедовать, казалось бы, давно забытый древний культ...
Снегопады в Антарктиде становятся все аномальнее: и ученые, наконец-то, знают почему?
Ученым придется пересмотреть все климатические модели Шестого континента. Кстати, снега там будет выпадать с каждым годом все больше...
Марс под вопросом: что может обнулить иммунитет у космонавтов?
И почему защита организма перестает видеть микробы, выжившие в космосе?...
Бельгийскую разведку снова взломали: хакеры целый год качали оттуда секретные данные
Эксперты говорят: проникновение было замечено совершенно случайно. И это пугает...
«День разоблачения»: какие реальные истории об НЛО легли в основу фильма Стивена Спилберга
Режиссер говорит, что шел к этой картине долгих 50 лет...
МКС осталось совсем недолго: NASA рассказало, когда произойдет ликвидация и что будет, если спуск пойдет не по плану?
Эксперты предупреждают: опаснее всего будет, когда станция снизится до 280 км. Почему?...
Доказана жизнь на спутнике Юпитера: как же бактериям удалось добраться с Земли на Европу?
За 3,5 миллиарда лет земные бактерии могли долететь до 105 звездных систем. Так что у Европы есть все шансы на «заражение»...
Сначала Стоунхендж был... не каменным: найден прототип легендарного святилища
Доисторическая религия оказалась старше на 500 лет, чем считали ученые. И она играла огромную роль в жизни древних людей...
Гигантские огненные вихри помогут ликвидировать разливы нефти
Новый метод поможет решить многие проблемы, но без ложки дегтя все-таки не обошлось...