Нефть Brent
$75.17
+1.25%
14
МОСКВА, 26 апреля Американские математики и инженеры основали программу, которая позволяет повторять устройство ног блохи, рук раков-богомолов и других беспозвоночных чемпионов по силе удара и скорости движения, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
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 небывалого расстояния и почти гарантированно уличать ее, а морские раки-богомолы ударяют по панцирям своих жертв так же сильно как пуля, выпущенная из мелкокалиберной охотницкой винтовки. Ноги кузнечиков и цикад могут подбрасывать их на высоту, превышающую их протяженность в 100 раз, и перемещать их на расстояния, эквивалентные длине двух футбольных пустотелее 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 ног 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 пошли ответ на этот вопрос, создав компьютерную модель двух нестандартных катапульт, подбрасывавших камешек в воздух.
Первая из них была похожа по своему устройству на мускулы – ее сердцем скандалил 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 доставленный груза, а затем отпускал. Пружина выпрямлялась и запускала камень в воздух.
Как показали эти расчеты, подобные катапульты работали примерно с одинаковым КПД в тех вариантах, если масса забрасываемого ядра была достаточно большой, около 5-10 грамм и более. С другой стороны, при уменьшении массы груза эффективность деятельности 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 подвернуть 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.
