Зачем слону хобот и что в нем заинтересовало разработчиков роботов
Москва, 16:32, 02 Сен 2021, редакция FTimes.ru, автор Полина Белкина.
Слон — одно из самых крупных животных на Земле, но, к сожалению, давно стал синонимом неуклюжести и совершенно напрасно. “Как слон в посудной лавке” мы говорим человеку, лишенному ловкости и сноровки, на самом деле очень ошибаясь. Занявшись всерьез изучением возможностей слоновьего хобота, ученые пришли к выводу, что этот орган творит чудеса деликатности, но обо всем по порядку.
“Рука” слона
Это животное природа щедро наградила, подарив дополнительную функциональную конечность. Хобот для слона сродни человеческой руке, им они могут аккуратно взять как мелкие объекты, так и поднять груз массой до 3 центнеров. При помощи хобота слоны расчищают себе дорогу от веток, устраивают душ, обливаясь водой, а еще они им трубят и рисуют картины после дрессуры.
При этом в хоботе совсем нет костей. Что же позволяет слону делать им всяческие сложные манипуляции? Для работы хоботом слоны используют интересный механизм: они напрягают его часть, делая ее опорой, этаким псевдосуставом, что и позволяет остальной части быть очень маневренной и гибкой.
Ловкость хобота и никакого мошенничества
Еще в 2017 году инженеры-механики, а вовсе не биологи, заинтересовались хоботом слона. Их влекла разгадка феномена одновременного присутствия силы и нежности в этом органе. Перед участниками эксперимента поставили лакомства в форме зерен, мелких кубиков и гранул. Исследователи использовали механизм оцифровки движений и пластики motion capture, а также томографические данные, чтобы досконально понять мышечную анатомию хобота при хватании объектов.
Оказалось, что эволюция заложила определенный алгоритм, с помощью которого слоны достигают безупречного владения хоботом. Если это описывать кратко, то слоновий хобот разбит на несколько модулей. Комбинируя их движения, слоны достигают виртуозного владения своим длинным “носом”. Псевдосустав как опора может возникать по всей длине, поэтому-то хобот и обладает такой маневренностью. Один из испытуемых слонов по кличке Келли смог практически невозможное даже для человеческих рук — перенес хрупкую, тончайшую кукурузную лепешку, совершенно не нарушив ее целостности и задействовав при этом всего 1/30 часть от общего веса хобота!
Удивительно, но с виду неповоротливые слоны способны филигранно поднять с пола самый хрупкий предмет, а это не всегда доступно даже очень грациозной леди. Но речь сейчас не о соревновании в ловкости, а о том, чем могут быть полезны знания о хоботе слона, и почему он вызывает особый интерес у представителей инженерной сферы.
Одолжите нам ваш хобот
Сведения, полученные в ходе изучения анатомии хобота и механики его движений, очень полезны для разработки мягких роботов. Такие роботы будут востребованы для строительных работ и поисково-спасательных операций. Совмещая в себе гибкость и силу, они смогут выполнять особо тонкие задания, требующие плавности и осторожности движений, с которыми не под силу справиться каркасным роботам. Робот-хобот в виде руки уже создан и используется на сборочных конвейерах. К слову, для создания гибкой робототехники инженеры исследуют и осьминогов.
Даже в эпоху высоких технологий люди продолжают “плагиатить” идеи природы. Например, аэродинамические характеристики самолетов повторяют птичьи, форма клюва зимородка взята за основу для разработки формы скоростных поездов и уменьшения хлопка воздуха при выходе из тоннеля. Еще птичьи перья подарили нам замки-молнии, а устройство глаза рака-богомола легло в основу идеи камеры нового типа с расширенным цветовосприятием. Даже тараканы идут в ход — недавно был открыт интересный принцип экономного расходования кинетической энергии на примере этих непрошенных гостей. Буровые машины имитируют дождевых червей, лопасти турбины — плавник горбатого кита, дорожные отражатели — кошачий глаз.
Этот список можно продолжать еще долго. Мир щедр, а человек наблюдателен. Остается лишь надеяться, что природа не выставит нам счет за использование “патентов”, и помнить, что применять их лучше только во благо.
