pe biologie
insectele și rudele lor furnizează o mare parte din biomasa faunistică în multe ecosisteme terestre. Pe măsură ce populează aproape toate mediile, inclusiv munca umană și locurile de viață, ne confruntăm întotdeauna cu compania lor. Cu toate acestea, deși se strecoară și se scutură cu picioarele articulate la fel ca vertebratele ca noi, planul corpului artropodelor se abate enorm de la al nostru.
să luăm doar postura lor tipic întinsă și numărul mare de picioare de mers pe jos care afectează considerabil modul în care aceste creaturi se mișcă. În consecință, acestea au întotdeauna mai mult de două picioare pe sol pe o gamă largă de viteze de rulare, oferind o stabilitate statică ridicată. Aceste caracteristici atrag atenția inginerilor care vizează construirea de mașini cu picioare care, într-o zi, vor depăși dispozitivele cu roți pe un teren accidentat și trădător.
este cunoscut faptul că, pentru vertebrate, schimbările de mers sunt o caracteristică inerentă a locomoției care permite cheltuieli de energie acceptabile într-o gamă largă de condiții de sol și viteze de rulare. Astfel, diferite mersuri sunt bine descrise și analizate în bipede, cum ar fi bărbații și patrupedele, cum ar fi cele mai apropiate creaturi emoționale, cum ar fi caii și câinii domestici. Aceste modificări ale mersului sunt caracterizate în primul rând de modificări ale dinamicii corpului, adică. dacă și cum energia mișcării este stocată temporar în structuri elastice, cum ar fi tendonul lui Ahile sau arcul piciorului, și recuperată pentru următorul pas.
pentru insectele care aleargă rapid și în ciuda importanței lor ecologice și a rolului lor de modele biologice pentru implementări tehnice, al nostru este primul studiu care se concentrează pe schimbările de mers și impactul alunecării asupra abilităților lor de alergare. În acest scop, am tras gandacii printr-un canal îngust a cărui podea era căptușită cu șmirghel de dimensiuni definite de asperitate și am filmat rulajele cu o cameră de mare viteză.
cu abordarea noastră experimentală am reușit să demonstrăm că insectele care aleargă rapid își adaptează mersul la viteză medie prin ajustarea modelului de coordonare a picioarelor și a dinamicii corpului. Pentru a-l pune drept, animalele au trecut de la un echivalent cu mai multe picioare de trot Nauphoeta Slow (fișier suplimentar 2) cu seturi strict alternante de picioare la viteze intermediare, la o versiune cu mai multe picioare A T inqtlt la viteze mari de rulare Nauphoeta Fast (fișier suplimentar 1). În timp ce trap-ul se caracterizează prin mișcări repetitive în sus și în jos ale corpului animalelor, t inqult este un mers pentru care caii islandezi sunt renumiți și care permite plimbări deosebit de netede.
în cazul insectelor care rulează cu până la 15 pași pe secundă, schimbarea mersului poate duce, de asemenea, la o stabilizare a privirii care altfel ar oscila cu fiecare pas, rezultând o vedere încețoșată sever.
am fost deosebit de surprinși să constatăm că coordonarea ajustată a picioarelor se sincronizează cu o schimbare a mecanismelor care stabilizează mișcarea animalelor. Astfel, mersul modificat la viteză mare și pe suprafețe alunecoase a fost însoțit de o trecere de la stabilizarea statică la cea dinamică. Această schimbare minimizează nevoia sistemului nervos central de a controla mișcarea în timp ce atinge simultan o eficiență energetică ridicată.
în consecință, adaptarea modelelor de coordonare a picioarelor robotului la cele ale gândacilor care rulează rapid ar putea ajuta roboții cu poli-pedală să ardă energia mai eficient și, prin urmare, să-și sporească rezistența în medii inospitaliere. Sperăm că cercetarea noastră poate ajuta la convingerea inginerilor că nu este suficient să crească doar frecvența pasului pentru a crește viteza atunci când cheltuielile de energie și netezimea călătoriei sunt, de asemenea, criterii relevante.
