Gyles Lewis
0 
894
35
Kleine kakkerlakken met robuuste exoskeletten gebruiken hun hoofd "als de bumper van een auto", rapporteerden wetenschappers in een nieuwe studie. Wanneer de kop van een haastige kakkerlak een muur raakt, kaatst zijn lichaam schuin omhoog, waardoor het insect het verticale oppervlak sneller kan beklimmen dan wanneer het had geremd.
De frontale benadering van muurklimmen door de kakkerlakken is zo efficiënt dat het de onderzoekers inspireerde om kleine robots te ontwerpen die muren kunnen beklimmen zoals kakkerlakken doen - door hun hoofd te gebruiken. [De 6 vreemdste robots ooit gemaakt]
Wanneer dieren op lastig terrein navigeren, helpt een samenspel tussen hun zintuigen en hun hersenen hen obstakels en mogelijk fatale misstappen te vermijden. Maar de strategie van de kakkerlakken suggereert dat sommige dieren vertrouwen op hun eigen lichaamsvormen om ze niet alleen te beschermen tegen botsingen, maar ook om dat momentum te kanaliseren in een succesvolle ontsnappingsmanoeuvre, rapporteerden de auteurs van het onderzoek in het onderzoek, dat online op 13 februari werd gepubliceerd. in het Journal of the Royal Society Interface.
De onderzoekers testten 18 mannelijke kakkerlakken op met papier omzoomde loopvlakken die eindigden in verticale wanden, waarbij ze high-speed video opnamen met 500 frames per seconde en bewegingsregistratiesoftware gebruikten om de overgang van de kakkerlakken van horizontale baan naar verticale muur te analyseren..
Met het blote oog leek het erop dat alle kakkerlakken die langs de muur liepen dit naadloos deden, merkten de wetenschappers op in het onderzoek. Maar de slow-motion beelden vertelden een ander verhaal: de kakkerlakken gebruikten twee verschillende strategieën om de muur te beklimmen, waarvan er één bestond uit het rammen van de muur met hun hoofd om 'op te stijgen' in een klimhouding..
En de kopstampende kakkerlakken waren efficiëntere muurklimmers, vertelde de hoofdauteur van de studie, Kaushik Jayaram, een postdoctoraal onderzoeker in Materials Science and Mechanical Engineering bij het Wyss Institute aan de Harvard University, vertelde .
"In de proeven waarbij ze deze head-first-benadering gebruikten, zagen we dat ze ongeveer 20 procent sneller zouden rennen dan wanneer ze op hun benen zouden landen en vervolgens de muur zouden beklimmen," zei Jayaram..
"Als ze in een natuurlijke omgeving proberen weg te komen van een roofdier, kan een snelheidstoename van 20 procent het verschil zijn tussen leven en dood", legt hij uit..
Robots navigeren doorgaans door het terrein met behulp van een reeks sensoren, en het vooruitzicht om een robot te bouwen die snel van richting zou kunnen veranderen om te klimmen - met behulp van momentum gegenereerd door zijn eigen lichaamsvorm - was een intrigerende uitdaging, zei Jayaram. De wetenschappers kwamen eraan door een speciale 'neus' voor de robot te ontwerpen die hielp om hem in de juiste hoek omhoog te kantelen, zei Jayaram..
Ze eindigden met een trapeziumneus met één rand naar boven gericht, gemonteerd voor de robot. Bij een botsing zou de neus tegen de muur schuren en het lichaam in staat stellen omhoog te komen, zei Jayaram. Hoewel kakkerlakken geen neuzen hebben, diende de structuur van de robot hetzelfde doel als de koppen van de kakkerlakken, waardoor het lichaam snel van richting kon veranderen terwijl het weinig momentum verloor, meldden de auteurs van het onderzoek..
Andere robotontwerpen hebben geprofiteerd van de biomechanica van kakkerlakken. Het vermogen van de insecten om zich door kleine openingen te wringen, inspireerde ingenieurs om een kleine robot te ontwerpen die zichzelf op de grond kon platdrukken om door nauwe spleten te glippen, een prestatie die op een dag zou kunnen helpen bij het lokaliseren van slachtoffers van aardbevingen, eerder gerapporteerd.
"De natuur kan een belangrijke leermeester zijn. We krijgen hints over hoe dieren deze uitdagingen het hoofd kunnen bieden als ze meerdere taken tegelijk moeten uitvoeren - rennen, klimmen, opereren in omgevingen die ze niet kennen," zei Jayaram..
"Nu we in complexere omgevingen gaan opereren, kunnen we zeker leren van enkele van de voorbeelden die de biologie heeft - en we kunnen zeker ook verbeteren op sommige," zei hij.
Origineel artikel over .