Во время бега конечности любого позвоночного живого существа контактируют с поверхностью настолько малое время, насколько это вообще возможно. Принципы перемещения шестиногих насекомых кардинально отличаются от этого, при самой высокой скорости их передвижения три конечности насекомого всегда находятся в контакте с поверхностью, две с одной стороны, и одна — с другой. Такой принцип передвижения пытаются с максимальной точностью копировать все исследователи, создающие шестиногих роботов. Но является ли этот принцип движения самым быстрым и эффективным на самом деле?
Исследователи из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) наглядно продемонстрировали то, что для движения по горизонтальной поверхности, при условии отсутствия на конечностях липких элементов, имеется и гораздо лучший способ, нежели традиционное перемещение на трех конечностях.
Отправной точкой этих исследований стало доскональное изучение движений мушек-дрозофил, которые являются самыми часто используемыми подопытными насекомыми. А для проверки всех возможных вариантов ученые использовали специальный эволюционный алгоритм, который пытался найти оптимальный с точки зрения скорости и энергетических затрат способ передвижения виртуальной «мушки-дрозофилы». Просчитывая все возможные варианты, этот алгоритм выбирал из них самые быстрые и самые эффективные.
Исследователи выяснили, что «трехногий» способ передвижения действительно является самым быстрым и эффективным тогда, когда на концах лапок насекомых присутствуют липкие области и коготки, при помощи которых насекомые без труда перемещаются по вертикальным стенам и потолку. Но в случае отсутствия этих элементов самым быстрым и эффективным способом передвижения является способ, когда в каждый момент времени поверхности касаются лишь две конечности.
После этого исследователи запрограммировали шестиного робота на перемещение новым способом и традиционным способом для сравнения. И, как показали эксперименты, при «двуногом» движении робот смог перемещаться быстрее, нежели при «трехногом», что послужило подтверждением предварительных расчетов.
Более того, исследователи проверили свою теорию и на реальных насекомых. Они покрыли концы лапок мушек-дрозофил слоем полимера, закрывшим липкие участки и коготки, другими словами, они одели насекомым своего рода «ботинки». И буквально через непродолжительное время такие «обутые» насекомые начали использовать принцип движения, максимально приближенный к найденному учеными, что послужило доказательством чрезвычайной гибкости и адаптивности живых существ.
Источник:
