Ученые 3D-напечатали скелетные модели хвоста морского конька и провели ряд испытаний. Вот что они обнаружили
Морские коньки имеют необычные хвосты, и теперь исследователи знают, почему. Что эта находка может означать для будущего робототехники?
Как вы знаете, морские коньки имеют необычные хвосты. Исследователи решили использовать 3D-принтер для создания моделей этих отличительных отростков, чтобы протестировать их структуру. Это привело к удивительному открытию, которое может повлиять на технологии.
Хвост морского конька состоит из ряда квадратных призм, соединенных суставами, а каждый сегмент хвоста защищен костными пластинами. Это довольно необычная форма, поскольку хвостовые сегменты большинства животных - цилиндрические.
Исследователи из Университета штата Орегон совместно с коллегами из Университета Клемсона захотели узнать, обеспечивает ли такая квадратная форма хвоста преимущества этим водным животным. Чтобы это сделать, они создали модели отличительного хвоста морских коньков, а также теоретически цилиндрическую версию отростка. Каждый из объектов подвергался физическим нагрузкам, в том числе ударам о другие объекты.
"Инженеры, как правило, строят жесткие объекты, которые легко контролировать. Природа, в свою очередь, создает вещи достаточно сильные, чтобы не сломаться, но одновременно достаточно гибкие, чтобы выполнять широкий спектр задач. Вот почему мы можем многому научиться у животных, которые будут вдохновлять нас на создание следующего поколения робототехники", - сказал Росс Хаттон из инженерного колледжа при Университете штата Орегон.
Морские коньки - это вид рыб, но они не приспособлены к активному плаванию. Вместо этого они используют свои хвосты, чтобы твердо фиксироваться на других объектах, таких как водоросли. После фиксации коньки употребляют крошечные частицы пищи, которые плавают рядом с ними. Исследователи обнаружили, что необычная форма задних структур обеспечивает им большую гибкость и способность лучше возвращаться к своей нормальной форме, если сравнивать с округлой версией отростка. Форма также не позволяет им разбиваться, обеспечивая естественную защиту. При сжатии костные пластины проскальзывают друг мимо друга, абсорбируя энергию.
Оборонительная система и биомедицина могут извлечь пользу из этого нового исследования. Одна из возможностей состоит в продвижении лапароскопической хирургии, когда устройство помещают в небольшой разрез на теле пациента для осуществления хирургического вмешательства в других частях тела. Поисково-спасательные роботы также могли бы извлекать выгоду из хвостов или конечностей с квадратными сегментами, поскольку они очень прочные и гибкие, а это самые желательные характеристики для механических устройств, которые функционируют в завалах или других неблагоприятных условиях.
"Мы еще работаем над сферами применения результатов нашего исследования, но одно можем сказать точно: у этого устройства большой потенциал, потому что оно действительно уникальное", - сказал Майкл Портер из Университета Клемсона.
Разработка 3D-печатных хвостов морских коньков и описание их уникальной структуры представлены в журнале Science.
Переведено smileexpo.ru
