A korszerűbb futó robotokat szem előtt tartó kutatók meglepő eredményeket kaptak a természet néhány legenergiahatékonyabb élőlényétől, a futómadaraktól.

Bár a madarak teste elsősorban a repülést szolgálja, a kutatók felderítették, hogy a nagyrészt a talajszinten élő és ott mozgolódó fajok egy része a két lábon közlekedő szárazföldi állatok legtapasztaltabb futói közé tartozik. Ezek a jellegzetességek talán a dinoszauruszok kora óta fejlődnek, és egyes kutatók vélekedése szerint már meghaladják más két lábon futó élőlények – köztük az ember – képességeit is.

A Journal of Experimental Biology folyóiratban a kutatócsapat felvázolja, miként tettek szert lenyűgöző futóképességükre a futómadarak, miközben minimalizálják energiaköltségeiket, elkerülik a baleseteket vagy sérüléseket és fenntartják a sebességet és útirányt. „A madarak a jelek szerint a kétlábú szárazföldi futók legjobbjai közé tartoznak, sebességük és agilitásuk 230 millió évre, dinoszaurusz őseikre vezethető vissza” - mondja Jonathan Hurst robotikus.

A futómadarak testmérete széles tartományt ölel fel az apró fürjektől a náluk 500-szor nagyobb testtömeggel rendelkező struccokig. Legtöbbjük – nem mindegyik – repülni is tud, ám idejének nagy részét mégis a talajon tölti, és futás közben nem is tűnik mindig kecsesnek. A kutatók azonban kimutatták, hogy ezek a madarak maximalizálják teljesítményüket, miközben céljaikat is szem előtt tartják, vagyis energiát spórolnak, és nem törik lábukat. A vadonban ugyanis egy ilyen sérülés halálhoz vezethet.

Hurst szerint az állatok nem törődnek azzal, hogy külső szemlélőnek kissé instabilnak tűnnek. Céljuk korlátozni a csúcserőket, elkerülni a felbukást és a lehető leghatékonyabbnak lenni. Ha ennek során testük kissé ide-oda ingadozik, az sem probléma. Teljesítményük igazán meggyőző - magyarázza.

Még meglepőbb, hogy az eltérő méretű futómadarak gyakorlatilag ugyanazon stratégiát alkalmazzák eme, néha egymásnak ellentmondó feladatok leküzdésére. Például ahhoz, hogy át tudják ugorni az egyenetlen terep akadályait, olyan mozgást vetnek be, amelynek 70 százaléka egyfajta szökellés az akadályhoz közelítve, míg 30 százaléka inkább kuporgásszerű pozíció a tetején.

Az amerikai-brit kutatócsapat öt madárfaj egyedeit vette szemügyre, és kifejlesztett egy olyan számítógépes modellt, amely lemásolja viselkedésüket. Úgy vélik, eredményeiket le lehet majd fordítani a lábakkal felszerelt robotok nyelvére, így a gépek sebesebben és lendületesebben haladhatnak egyenetlen terepen. Ezenkívül az információk elősegítik, hogy alaposabban feltérképezzék az összes érintett közös ős járását és futását, többek között az olyan theropoda dinoszauruszokét is, mint a velociraptor.

A kutatók azzal a hipotézissel indították vizsgálatukat, hogy a test stabilitása prioritást élvez, mivel így elkerülhető a bukás és a lábsérülés. Mégsem erre derült fény. A futómadarak ugyanis ehelyett a stabilitás másfajta definíciójával élnek: elkerülik az eséseket, de amíg nem buknak fel, azzal sem törődnek, ha felsőtestük némileg kilendül. Lábmozgásuk néha felgyorsul, majd lelassul ahhoz igazodva, hogy felegyenesedve maradjanak, elkerüljék az akadályokat és általánosságban a végcéljuk felé vezető úton maradjanak. A folyamat nem mindig kecses, de funkcionális.

A nagy testű állatokat lábuk ereje korlátozza, mivel a maximális megterhelés a testtömeggel együtt nő, ezért némiképpen egyenesebben tartott lábbal futnak a kompenzáláshoz. Ezzel szemben a nagy testű madarak technikája hasonlít a kisebbekéhez, és még így is felettébb hatékony.

A modern robotokat ezzel ellentétben rendszerint a teljes stabilitás követelményével építik, ami gyakran magában foglalja az egyenletes járást. Ez a megoldás energiaigényes lehet, és néha korlátozza mozgásukat. A kutatók szerint a robotikusok többek között annyit tanulhatnak a futómadaraktól, hogy az egyenletes mozgástól el lehet térni, mivel az nem feltétlenül vonja maga után a robot felbukását. A robotdizájnoknak szerintük a stabilitás megengedőbb elméletét kellene alkalmazniuk, vagyis a kulcsfontosságú feladatmegoldó prioritásokon alapulva optimalizálni a dinamikát anélkül, hogy csak az egyenletes mozgásra fókuszálnának.

Úgy vélik, a jövő futó robotjai sokkal kevésbé hajaznak majd gépekre, és a természetben fellelhető biológiai rendszerekhez hasonló, természetesebb mozgást produkálnak majd.

Forrás: richpoi.com Kattintson ide...