Baby Schildkröten inspirieren Flippered Roboter

Inspiriert von Meeres-Schildkröten Jungtiere flippered Roboter beleuchten könnte wie die Vorfahren der Landtiere zuerst entwickelt, um auf dem Land zu kriechen, sagen Forscher.

Solche Forschung könnte auch zu amphibischen Roboter, die Land und Meer, angehen können Ermittler hinzugefügt.

Wissenschaftler sind Roboter entwerfen, die gehen können, wo Menschen können nicht oder sollte nicht gehen, und verlassen sich oft auf Inspiration aus der Natur zu tun. Zum Beispiel könnte, schlangenförmige Roboter im Prinzip in Felsspalten, um Opfer der Katastrophe zu finden gleiten.

Anspruchsvolle Umgebungen für Roboter zu überqueren sind Sand, Kies, Erde, Schlamm und anderen instabilen körnigen Flächen, die auf komplexe Weise um Beine verformen können. Erfahren Sie neue Möglichkeiten zur Navigation solcher Boden, Daniel Goldman, untersucht ein Physiker am Georgia Institute of Technology in Atlanta und seine Kollegen Meeresschildkröte Jungtiere.

"Diese kleinen Schildkröten sind erstaunlich wirksam bei der Umstellung auf festem Boden mit Gliedmaßen entwickelt, für den Übergang in Flüssigkeit," sagte Goldman TechNewsDaily.

Die Forscher analysierten 25 Baby Meeresschildkröten aus Nestern auf Jekyll Island, einer der Küsteninseln Georgiens, in der Nacht. Sie untersucht, wie die Schildkröten kroch auf Spuren der Strand Sand befindet sich in einem Lastwagen geparkt in der Nähe von Strand, Video-Aufzeichnung sie wie sie in der Dunkelheit ein Licht hin verschoben, die den Mond simuliert. [Siehe auch: 10 Animal-Inspired Roboter]

Goldman und seine Kollegen Nicole Mazouchova und Paul Umbanhowar waren überrascht, die Jungtiere lernen bewegten sich so schnell auf weichen Sand wie am harten Sand.

"Die Schildkröten ihre Flossen nur tief genug in weichen Sand einfügen, damit das Material nicht hinter den Flipper erbringt, wie sie sich bewegen," sagte Goldman. "Das bedeutet, dass der Sand nicht umfließen die Flossen, und sie nicht verrutschen – damit sie sich selbst treiben können."

Der Schlüssel für gute Leistung, unabhängig von den Bedingungen des Sandes, schien zu liegen wie die Schildkröten ihre Handgelenke gesteuert.

"Auf hartem Boden, ihre Handgelenke fixiert werden, und sie über einen festen Arm schwenkbar" Goldman sagte. "Auf weichem Sand, sie ihre flossen in den Sand gesteckt und Handgelenk beugen würde, als sie nach vorne verschoben. Wir beschlossen, diese mit einem Roboter-Modell zu untersuchen."

Diese Erkenntnisse führten zur Entwicklung des FlipperBot, der erste Roboter, Schläger gegen verformbare Oberflächen zu beschäftigen. Das kleine Droid ist etwa 7,5 Zoll (19 Zentimeter) lang, wiegt 2 kg (970 Gramm) und verfügt über zwei motorische flossen mit flexiblen Handgelenk ähnlich Meeresschildkröte Handgelenke

In Experimenten mit einem Bett von Mohn, die Sand simuliert, half der flexiblen Handgelenk FlipperBot zu minimieren, während der Bewegung nach vorne rutschen. Die flexiblen Handgelenk dazu beigetragen, dass auch der Roboter Körper abgewinkelt vom Boden, ziehen vom Bauch Reibung, die es verlangsamen könnte zu minimieren.

"Überraschend war wie sensibel diese Fortbewegung auf kleine Änderungen wie die Schläger bewegen," sagte Goldman. "Wenn Sie Dinge ändern – auch von einem Millimeter – es wäre genug, um das, was gut oder schlecht zu bewegen."

Der Roboter und die Schildkröten haben oft schlecht wenn ihre Glieder sandigen Boden angetroffen, die bereits gestört worden war.

"Wenn der Boden in die Flossen gehen war schon gestört, die flossen mehr tief eindringen, und, die bewirkt, dass der Körper nicht so hoch heben und der Bauch mehr ziehen", sagte Goldman. Erfolgreiche Flipper-basierte Bewegung hängt mit flexiblen Handgelenke, mit denen sie sich bewegen, ohne zu viel Sand zu stören.

"Sehr kleine Änderungen in Gang oder Körper Struktur kann dramatische Rückgänge bei Geschwindigkeit verursachen" hinzugefügt Umbanhowar.

Diese Erkenntnisse könnte helfen, besser zu verstehen, wie Schildkröte flossen arbeiten Wissenschaftler –, die wiederum könnte helfen, bauen Roboter entworfen, um sowohl durchs Wasser schwimmen und an Land gehen.

"Diese Arbeit bieten kann grundlegende Informationen darüber, was Flossen gut oder schlecht macht,", sagte Goldman.

In Zukunft könnten Studien, die Roboter auch den Forschern helfen verstehen wie Schildkröten und andere Kreaturen mit Gliedmaßen entwickelt, zum Schwimmen, entwickelt, um an Land zu gehen.

"Jetzt arbeiten wir mit Paläontologen auf das Studium, was waren die ersten Tiere an Land bewegen wie mit mehr paleontologically realistische Roboter," sagte Goldman. "Diese Tiere bewegten sich nicht auf Beton, auf Hard-Rock, aber wahrscheinlich begegnet materiallike Sand und Schlamm – die fließen und Ausbeute kann auf Spuren – und ihre Glieder waren wahrscheinlich flipperlike."

Der Roboter könnte auch dazu beitragen, vom Aussterben bedrohte Meeresschildkröten zu sparen.

"Der Naturstrand Lebensraum Jungtier Meeresschildkröten durch menschliche Aktivitäten gefährdet ist", sagte Mazouchova. "Roboter Modellierung bieten uns mit einem Werkzeug die Umwelteigenschaften des Strandes Erprobung und Umsetzung Anstrengungen für den Naturschutz."

Goldman, detaillierte Mazouchova und Umbanhowar ihre Ergebnisse 24 April in der Zeitschrift Bioinspiration & Bionik.