Ügető csótányok

A gyorsan mozgó rovarok úgy változtatják meg a tempót, mint a lovak

A Nauphoeta cinerea faj csótánya: Ezen rovarok futási stílusa a jövőben befolyásolhatja a robotok koncepcióját. © Ed Baker / CC-by-sa 3.0
felolvasta

Lépés, ügetés, vágás: Ezek a járások jellemzőek a lovakra - de még a csótányok is dominálnak, amint azt egy tanulmány kimutatja. Ennek értelmében a rovarok, mint sok emlős, megváltoztatják futási mintájukat, amint gyorsabbak lesznek: először ügetőbe, majd egyfajta galoppba kerülnek. A nagy sebességű koordinációs problémák elkerülése érdekében a csótányok csökkentik a lábak szinkronizálását is. Ez a stratégia modellként szolgálhat a robotok futtatásához a jövőben.

A lovak közül az elv általában ismert: több járatot is elsajátítanak, amelyeket eltérő sebesség jellemez. A lépésről ügetésre vagy ügetésre való vágás azonban nem csak az állatok ütemét változtatja meg. Mintája is megváltozik: A lábakat különböző lépésekkel emelik fel, és néha végtagokká válnak.

De nem csak a lovak és más gyors emlősök vannak folyamatban, amint azt Tom Weihmann a kölni egyetemen és kollégái felfedezték. A tudósok elemezték a csótányok (Nauphoeta cinerea) futó viselkedését csúszós és morcos felületeken - és megdöbbentő megfigyeléseket találtak: ezek a rovarok nyilvánvalóan ügethetnek is.

A ügetéstől a vágtatásig

A kísérletek azt mutatták, hogy a csótányok közepes sebességgel megváltoztatják futási mintájukat. Egyfajta ügetésbe esnek, mielőtt gyorsabban haladva újra megváltoztatják a tempót - egyfajta galoppra. A járás változása hasonló a ló és más gerinces állatok ismert mintájához - jelentette ki a csapat.

"Különösen meglepett, hogy a lábkoordináció megváltozását a mozgás stabilizációs mechanizmusának megváltozása kíséri" - mondja Weihmann. A lassú járás nagyon stabil a rovarokban az alacsony súlypont és a három mindig szinkronban működő láb miatt. Gyorsabb futás, elméletileg növeli a koordinációs nehézségek és esések kockázatát, különösen csúszós felületeken. kijelző

Csökkent szinkronizálás

A kutatók azonban azt találták, hogy az állatok, amelyek nagy sebességgel változtatják meg járásukat, egyszerre csökkentik a lábak szinkronizálódását - és ezzel kezelik a problémát. Weihmann és kollégái a statikus és a dinamikus stabilizáció közötti váltásról beszélnek. Ennek eredményeként az idegrendszer minimalizálja az ellenőrzési erőfeszítéseket, és ezzel garantálja a magas energiahatékonyságot.

"Ez a felfedezés nem csupán messzemenő jelentőségű a rovarok és más ízeltlábúak viselkedése és ökológiája szempontjából" - mondja az állatkertész. "Betekintésünk átvihető a robotmegoldások jelenlegi problémáira is." A robotokban a lábakon keresztüli meghajtás általában nagyobb folyosó-mozgást kínál, mint a kerékhajtású hajtások. Különösen nagy sebességgel azonban a robotok viszonylag sok energiát fogyasztanak - ellentétben sok állattal.

Robotok futtatására szolgáló modell?

A csapat reméli, hogy a csótányban észlelt mozgási minták elősegítik a nagysebességű, lábakkal működő robotok elfogadható energiafogyasztását. "A robot lábak koordinációs mintájának a gyorsan mozgó csótányokhoz történő hozzáigazítása lehetőséget nyújt a gyors mozgások gazdaságosabbá tételére, és ezáltal javítja a robot kitartó képességét kedveskedhetetlen körülmények között" - fejezi be Weihmann. (Határok az állattanban, 2017; doi: 10.1186 / s12983-017-0232-y)

(Kölni Egyetem, 2017.12.28. - DAL)