Исследователи сконструировали механическую версию паука, чтобы досконально изучить малоизученное поведение этих беспозвоночных во время поиска малоподвижной жертвы. Эксперименты подтвердили гипотезу, что пауки определяют местонахождение добычи, используя частотные вариации в колебаниях паутины. Это напоминает методику, схожую с эхолокацией.
Известно, что пауки, имея ограниченные зрительные способности, полагаются на паутину как расширение их сенсорных возможностей, фиксируя вибрации от пойманной добычи. Однако, сталкиваясь со статичной добычей, они демонстрируют уникальное поведение: приседание, раскачивание или дергание паутины лапками. Этот механизм оставался непознаваемым из-за сложности контролирования влияющих факторов в опытах с живыми пауками. Роботизированная модель позволила устранить эту сложность.
«Наша исследовательская группа изучает биологические вопросы через физические модели роботов», — объясняет член команды Юджин Лин. — «Эксперименты с живыми организмами зачастую сложно повторять с точностью, тогда как роботы обеспечивают полное воспроизведение условий. К тому же они позволяют лучше понять биологические процессы». В прошлом лаборатория занималась созданием роботов, имитирующих движения тараканов и рыб.
Первая версия робота-паука была оснащена четырьмя лапами и акселерометрами на каждой, но не могла изменять позу, лишь регистрируя колебания на искусственной паутине. Впоследствии её усовершенствовали, добавив приводы для вертикальных движений. Паутина, подвешенная к потолку, имитировала настоящую структуру: радиальные нити выполнены из прочного парашютного шнура, а спиральные — из растяжимых резинок.
Во время экспериментов роботизированная жертва, запрограммированная на минимальные движения, располагалась на паутине. Выяснилось, что без приседаний робот-паук был не в состоянии обнаружить неподвижную или слабо подвижную цель, однако добивался успеха при наличии выраженных колебаний. Анализ показал, что приседания вызывают разные резонансные частоты колебаний для самого робота и жертвы. Опознавая их различия, робот определяет позицию цели. Более того, амплитуда колебаний коррелирует с расстоянием — чем ближе добыча, тем сильнее колебания.
«Этот феномен — не классическая эхолокация», — уточняет Лин. — «Робот-жертва не отражает волны, а создает новые колебания благодаря действиям робота-паука».
Следующее поколение робота разрабатывается под руководством Сыюаня Суна и оснащается восемью ногами с четырьмя суставами на каждой, акселерометрами в каждом соединении и силиконовыми «мышцами» вместо торсионных пружин. Новая 3D-модель может глубже приседать благодаря кабельной тяге, синхронизирующей движение лап. В планах внедрение пневматики с независимым управлением конечностей.
Модели роботов становятся важным инструментом раскрытия биологических тайн, объединяя технические и естественные науки.
Источник: iXBT
