Mô hình hóa chỉ ra con đường để rô bốt chạy nhanh

Người ta đã biết rằng báo gêpa chạy nước rút với dáng đi phi nước đại và bất thường có hai giai đoạn kéo dài trong chu kỳ khi chúng bay theo đường đạn đạo lên khỏi mặt đất - một con có chi trước và chi sau nằm gọn bên dưới cơ thể ('bay tập trung', sau khi cất cánh trước) và một người với các chi duỗi ra trước và sau ('chuyến bay kéo dài', sau khi động tác nhấc chi sau lên).

“Trong số này, chuyến bay kéo dài là điều giúp báo săn tăng tốc lên tốc độ cao và nó phụ thuộc vào lực phản ứng của mặt đất thỏa mãn các điều kiện cụ thể. Trong trường hợp của ngựa, chuyến bay kéo dài không có”, theo Viện Nghiên cứu Nagoya. Công nghệ.

Người ta cũng biết rằng có liên quan đến sự uốn cong đáng kể của cột sống, với việc nó bị uốn cong theo các hướng ngược nhau trong hai giai đoạn bay.

Tuy nhiên, “Do những động lực học phức tạp và lai tạp như vậy, cho đến nay những quan sát chỉ có thể giúp chúng ta làm sáng tỏ các cơ chế cơ bản động lực học chạy của động vật” Tomoya Kamimura, nhà nghiên cứu Nagoya cho biết.

Muốn hiểu động lực học, Kamimura và các đồng nghiệp đã cố gắng tạo ra một mô hình cơ học đơn giản đáng kể dựa trên chuyển động thẳng đứng và cột sống, dường như giải thích cách loài báo phi nước đại.

Mô hình hai chiều có các lực phản ứng trên mặt đất và một 'con báo' được xây dựng từ hai cơ thể cứng được gắn và bung vào nhau để làm cột sống, và hai thanh không khối lượng cho hai chân trước và chân sau được ghép nối. Từ bản lề cột sống, các bộ phận phía trước và phía sau đối xứng nhau.

Việc giải các phương trình chuyển động cho mô hình đã tạo ra sáu giải pháp tuần hoàn có thể có: hai trong số đó bao gồm cả chuyến bay kéo dài và tập hợp, và bốn giải pháp chỉ có một hoặc phương pháp kia.

Các giải pháp mô hình mang lại hai tiêu chí xác định cho kiểu bay: vị trí và độ lớn của phản lực mặt đất lên cơ thể con báo

Trong số hai con, một trong số chúng có tiếp xúc chi trước và chi sau theo thứ tự giống như một con báo Cheetah thật, và động lực của nó so sánh tốt với các phép đo động vật ngoài đời thực - và một trong số bốn con bị loại bỏ dường như phù hợp với ngựa phi nước đại.

Kamimura cho biết: “Mặc dù cơ chế tạo ra sự khác biệt về kiểu bay giữa các loài động vật này vẫn chưa rõ ràng, nhưng phát hiện của chúng tôi đã mở rộng sự hiểu biết về các cơ chế động lực cơ bản của chuyển động tốc độ cao ở loài báo. “Hơn nữa, chúng có thể được ứng dụng vào thiết kế cơ khí và điều khiển của robot có chân trong tương lai.”

Công trình được mô tả trong 'Các yếu tố quyết định động lực học cho phép hai kiểu bay khác nhau trong phi nước đại của loài báo để tăng cường tốc độ thông qua chuyển động của cột sống' trong tạp chí Scientific Reports.

Giấy viết rõ ràng này có sẵn đầy đủ mà không phải trả tiền. Đối với ít nghiêng về mặt toán học hơn, hãy cuộn qua phần giữa đến 'Các loại chuyến bay khác nhau cho phép chuyển động tốc độ cao' ở cuối và đến phần kết luận.