Шары плавают в песке, как ящерицы
При помощи системы из двух соединенных пружиной шаров ученые показали, как плавают в песке ящерицы-сцинки. Пока один из шаров увеличивается в размерах, он толкает второй за счет пружины. В живой природе механизм сложнее, но и простая система дает понять, как ее можно применить в робототехнике.
Такаши Шимада из Университета Токио и его коллеги провели работу, в ходе которой изучали один из самых необычных способов передвижения -- плавание в песке. Подобным образом передвигаются некоторые пресмыкающиеся, например сцинки Plestiodon reynoldsi. Они способны плыть в песке на глубине до 10 см.
Чтобы продемонстрировать механизм плавания в песке, ученые сделали простейшую компьютерную модель. Она показывает два шара, погруженных в песок и соединенных между собой пружиной. Сами шары при этом могут менять размер. В увеличенном состоянии шар с трудом проходит сквозь слой песка, тогда как маленький относительно легко проскальзывает.
В эксперименте маленький шар продвигался в песке за счет пружины, после чего увеличивался и служил своеобразным якорем. Второй шар «сдувался» и тянулся за первым. Исследователи представили четыре видеоматериала. На трех шары перемещаются с различной скоростью -- от медленной до очень быстрой. А в заключительном ролике можно увидеть, как осыпается песок на поверхности -- выше траектории движения шаров.
В живой природе встречаются более сложные модели. Однако механизм передвижения сцинков сходен с тем, как «плавают» шары на пружине. Сцинки могут расширять заднюю часть тела, а затем толкать вперед клиновидную голову. Однако сцинки в реальной жизни используют еще и волнообразные движения тела, особенности которых модель из двух шаров не передает.
Между тем Шимада утверждает, что предложенный его командой способ передвижения мог бы оказаться полезен в технике. По его словам, вполне возможно создание роботов, которые могли бы передвигаться в пустынях, скрытые под слоем песка.
Статья ученых будет опубликована в журнале Physical Review E.