https://bitly.su/AsUb
Изучение того, как слоновые хоботы собирают закуски, может помочь инженерам разработать гибких роботов
Никогда не вызывай слона на соревнования по еде. Полностью выращенный слон может сбросить 200 килограммов (то есть 440 фунтов) зелени каждый день. Он может срывать целые ветви деревьев и жевать их, как гигантские стебли брокколи.
Но как слоны не отстают от графика еды, сталкиваясь с мелкими кусочками пищи, такими как миска с хлопьями? Они просто прижимают и щипают гибкими стволами, как показало исследование. Эта новая тактика может помочь инженерам в разработке более гибких роботов.
Дэвид Ху обычно фокусируется на другом конце слона. Он инженер-механик - тот, кто изучает, как идут дела. Он работает в Технологическом институте Джорджии в Атланте. Ху и его коллеги провели много времени в зоопарке Атланты, снимая видео слонов со спины. В частности, он отмечает, что они изучали "писание слонов и какание". Его лаборатория сравнивала, как быстро различные животные избавляются от своих отходов.
Но другой конец слона тоже интересен, указал куратор зоопарка. Когда Ху наконец-то получил демонстрацию, он был впечатлен. "Я никогда не видел, чтобы они что-нибудь ели", - говорит он. "Когда есть много чего собрать, они очень быстрые - я бы сказал жадные."
Команда Ху начала задаваться вопросом, как слоны используют свои стволы для сбора различных видов пищи. Их особенно интересовало, как эти животные подбирают зерновые материалы, такие как зерно, мука или сахар. "Гранулированный материал - это все, что состоит из множества мелких кусочков", - объясняет Скотт Франклин. Он физик в Рочестерском технологическом институте в Нью-Йорке.
"Гранулированные материалы находятся между твердыми и жидкими веществами", отмечает Карен Дэниелс. Она физик Университета штата Северная Каролина в Ралейе и не принимала участия в новом исследовании. По ее словам, такие материалы ведут себя непредсказуемо.
Например, когда кто-то пытается вылить кашу из коробки, она может застрять. Взрыв на коробке и хлопья лавины внезапно переполняют чашу. Изучение того, как другие животные, такие как слоны, поднимают странные материалы, может помочь инженерам в разработке роботов, которые могут сделать то же самое.
Пресс и защемление
Ху, Франклин и их коллеги сняли на видео Келли, африканского слона в зоопарке Атланты. Они снимали, как она ела брюкваги, которые были нарезаны на большие, средние и маленькие кубики.
Они также тестировали келли на крошечных зернышках хлопьев поджаренных отрубей. Вы можете подумать об этом как о слоновьем эквиваленте Уити. "Болельщицы были бы слишком дорогими", - объясняет Ху. "Она много ест. Коробка болельщиц займет всего две минуты."
Исследователи поместили закуски Келли на устройство, называемое силовой пластиной. Он измеряет, сколько сил слон использовал, чтобы захватить еду на тарелке. У Келли 24 комплекта закусок. Она протянула руку помощи и свернула багажник вокруг кусочков брюквы. Потом она зачерпнула их сбоку. Это похоже на захват груды вещей в локтях, объясняет Ху.
Сенсация не потребовала больших усилий - всего около шести тритонов. Это примерно в 10 раз больше, чем требуется для нажатия компьютерной клавиши. Келли использовала одно и то же движение, чтобы забрать большие куски овощей. Но она взяла другой курс с маленькими кусочками.
Теперь Келли растянула багажник и нажала на кучу еды. Потом она сжала концы своего носа, чтобы поднять его. Когда она ущипнула, кончик туловища образовал сустав - впечатляющий подвиг для этого длинного, без костного носа.
Этот метод отжимания и отжимания потребовал больше усилий. Когда кубы были большими, потребовалось около 10 ньютонов силы. На хлопья ушло около 40 ньютонов. Это деликатная работа для большого багажника, требующая в среднем примерно в 20 раз больше усилий, чем для человека, чтобы укусить что-нибудь.
"Когда улавливаешь кучу частиц, используешь трение", - объясняет Франклин. Это сопротивление между объектами, трясущимися друг о друга. При достаточном трении частицы перестают двигаться. Вместо того, чтобы лить как хлопья или скользить вокруг, как куча кусков брюквы, частицы начинают действовать как единое целое.
Чем больше частиц поднимал слон, тем больше ему приходилось использовать силу. При наличии всего нескольких кусков брюквага меньше пятен трения. Так что Келли не нужно было давить так сильно. Но в зерновых есть много мест трения - мест, где зерно скользит свободно. Значит, слон оказывал гораздо большее давление.
https://bitly.su/2jHTBudE
Нос за вдохновение.
"Я всегда ревную, когда читаю газеты "Ху", - говорит Дэниелс . "Ему нужно было пойти в зоопарк и экспериментировать с животными", - объясняет она. "Я провожу эксперименты только в лаборатории."
Слоны могут быть веселыми, но с ними также может быть тяжело работать. Например, когда-нибудь слон может решить не сотрудничать. Тем не менее, Дэниелс считает, что работа с ними стоит потраченных усилий. "Это способ творчески вдохновить нас."
Люди, пытающиеся подобрать кучу хлопьев, могут подумать о метле и мусорном ведре. У слона нет такой возможности. Когда ты бросаешь такой вызов другому животному, как здесь, она говорит: "Это дает тебе все больше и больше различных идей".
Новые находки не ограничиваются слонами, жаждущими перекусить. Конечности роботов также могут заклинивать частицы друг с другом, чтобы забрать их, говорит Дэниел Голдман. Он изучает биофизику - физические силы, оказываемые живыми существами - в Технологии Джорджии в Атланте.
Он не участвовал в исследовании. "Мягкие роботизированные устройства были бы естественны для таких вещей", - говорит он. Инженеры могут создавать гибкие роботы, способные улавливать мелкие частицы, заклинивая их вместе в слоновьем стиле. Это может помочь роботам справиться со всеми жизненными задачами, включая сбор крошек, похожих на крошки.
