Понимание того, как слоны используют свои хоботы для захвата мелких предметов, может привести к созданию роботов с гибкими руками или захватами, согласно новому исследованию, включающему исследования Рочестерского технологического института.
Ученый RIT Скотт Франклин сотрудничал с Дэвидом Ху из Технологического института Джорджии, чтобы понять, как слоны прикладывают силу хоботом, чтобы манипулировать объектами разного размера. Ху руководил исследованием, опубликованным в выпуске Journal of the Royal Society Interface от 24 октября.
Слоны пасутся почти без перерыва и съедают около 440 фунтов пищи в день, по словам авторов. Хоботы слонов, в которых отсутствуют кости, образуют изгибы или суставы, чтобы сжимать маленькие кусочки пищи в эффективные массы размером с укус.
Сотрудники зоопарка Атланты записали на видео эксперименты с участием популярной 35-летней самки африканского слона по имени Келли. Ее дрессировщики предложили ей кубики брюквы и моркови разного размера и груды пшеничных отрубей на силовой тарелке. В ходе эксперимента измерялась сила, с которой слон прикладывался к грудам еды, и отображалась форма ее хобота, когда она хватала каждый объект.
Франклин изучил видео и данные, предоставленные командой Ху, которые показали, что слон прилагал больше усилий, пытаясь поднять груду мелких частиц. Поведение имело характерную форму, которую Франклин узнал из своей более ранней работы по применению теории слабейшего звена к гранулированным материалам. По словам Франклина, вероятность появления самого слабого звена увеличивается, когда куча состоит из множества отдельных частиц, а слон стабилизировал самое слабое звено в куче еды, приложив больше усилий.
Кажется нелогичным, что вы придаете больший вес чему-то, что пытаетесь поднять, но причина, которая имеет смысл, заключается в том, что, когда вы нажимаете на эту пищу, поскольку она состоит из частиц, она заставляет всю пищу чтобы сжать вместе еще больше», - сказал Франклин, профессор физики в Школе физики и астрономии при Королевском технологическом институте. «Чем плотнее еда сжата, тем больше вероятность того, что трения между ними будет достаточно, чтобы вы могли ее поднять».
Хобот слона может стать моделью для исследователей, разрабатывающих роботизированные руки или захваты, способные ловко поднимать различные предметы, различающиеся по материалу и количеству, сказал он.
«Очень сложно разработать захват, который был бы достаточно гибким, чтобы брать различные предметы, например, одну ручку, стопку ручек или кубик желе», - сказал Франклин. «Хобот слона - это одно целое; он вообще не меняет форму, но способен подбирать пищу разного размера, веса и массы, поэтому идея состоит в том, что это даст нам представление и информацию о том, как природа решили эту проблему, как подобрать несколько вещей, а затем мы можем попытаться воспроизвести это."