Новости и события » Общество » Инженеры из США выяснили, как можно создать "блоху из Левши"

Инженеры из США выяснили, как можно создать "блоху из Левши"

Инженеры из США выяснили, как можно создать "блоху из Левши"

Американские математики и инженеры создали программу, которая позволяет копировать устройство ног блохи, клешней раков-богомолов и других беспозвоночных "чемпионов" по силе удара и скорости движения, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"До настоящего времени мы не понимали, как работают конечности этих "суперживотных" - они, по сути, оставались "черным ящиком" для нас. Их секрет заключается в том, что их ногами и клешнями движут не мускулы, а биологические аналоги пружин, которые эти существа могут сжимать и растягивать, подобно тетиве лука", - рассказывает Шейла Патек (Sheila Patek) из университета Дьюка в Дареме (США).

Как правило, самыми сильными, зоркими и быстрыми существами на Земле, с учетом разницы в размерах, являются не млекопитающие или другие позвоночные существа, а насекомые и прочие беспозвоночные.

К примеру, муха-ктырь может за доли секунды нацеливаться на жертву с очень большого расстояния и почти гарантированно ловить ее, а морские раки-богомолы ударяют по панцирям своих жертв так же сильно как пуля, выпущенная из мелкокалиберной охотничьей винтовки. Ноги кузнечиков и цикад могут подбрасывать их на высоту, превышающую их длину в 100 раз, и перемещать их на расстояния, эквивалентные длине двух футбольных полей для существа размером с человека.

Конструкторы роботов, как рассказывает Патек, давно пытаются "позаимствовать" эти изобретения природы и создать на их основе роботов, подобных стальной блохе из "Левши" Николая Лескова. Несмотря на все усилия, все подобные проекты почти всегда проваливались, так как принципы работы ног и клешней насекомых оставались тайной для инженеров.

По словам авторов статьи, ученые достаточно давно знают, что часть конечностей этих "супер-животных" похожи по своему устройству на пружины, однако загадкой для них оставалось то, как они взаимодействуют друг с другом и что управляет их формой и размерами. Патек и ее коллеги нашли ответ на этот вопрос, создав компьютерную модель двух своеобразных "катапульт", подбрасывавших камешек в воздух.

Первая из них была похожа по своему устройству на мускулы - ее "сердцем" выступал мощный мотор, разгонявший "лапу" катапульты до высокой скорости и заставлявший груз вылетать из нее. Вторая была устроена иначе - она состояла из пружины и мотора, который удерживал ее до запуска груза, а затем отпускал. Пружина выпрямлялась и запускала камешек в воздух.

Как показали эти расчеты, подобные катапульты работали примерно с одинаковым КПД в тех случаях, если масса забрасываемого "ядра" была достаточно большой, около 5-10 грамм и более. С другой стороны, при уменьшении массы груза эффективность работы "пружинной" катапульты росла с невероятно высокой скоростью. К примеру, она разгоняла камень массой в 0,1 грамма в десятки раз лучше, чем ее "мускульная" конкурентка.

Получив подобные результаты, ученые проанализировали то, как работали биологические пружины в конечностях "супер-животных". Это помогло им вывести набор формул и параметров, которые позволяют подобрать оптимальные размеры, жесткость и другие свойства пружин, которые можно применять для создания кибернетической "блохи Левши" и прочих роботов, не уступающих беспозвоночным в умении прыгать, бить "кулаками" и быстро двигаться.


В ресторане California Republic в Николаеве начали...

В ресторане California Republic в Николаеве начали принимать оплату криптовалютой

Ресторан California Republic совместно с компанией Paytomat запустили дополнительный способ оплаты. Теперь гости ресторана на Московской и фургона с уличной едой на Соборной могут расчитаться одной из 17 доступных криптовалют. Об этом сообщили в подробнее ...

загрузка...

 

Вверх