Гусеницы давно вдохновляют создателей роботов: их гибкое тело и способность прилипать к разным поверхностям позволяют пробираться через узкие щели и сложные природные условия. Недавно команда из Университета Неаполя имени Федерико II и Университета Палермо решила выяснить, насколько хорошо эти создания передвигаются по дереву, стали, сланцу и стеклу.

В основе работы - математическая модель, где тело гусеницы представлено как набор масс, соединённых пружинами. Такая модель описывает, как тело изгибается и взаимодействует с поверхностью. Сначала учёные наблюдали за настоящими гусеницами вида Pieris brassicae (капустная белянка) на разных материалах, а затем проверили предсказания модели экспериментально.

Оказалось, что между шероховатостью поверхности и успешностью ползания есть сильная корреляция - статистическая связь, которая сама по себе не доказывает причинность. Гусеницы легко приспосабливались к большинству неровностей, но испытывали трудности на гладком стекле: микроскопические неровности там слишком малы, чтобы за них могли зацепиться ложные ножки (выросты на теле, помогающие удерживаться). Это подтверждает, что достаточное сцепление критично для начала и поддержания движения.

Опираясь на эти данные и модель, исследователи создали искусственную броню, повышающую жёсткость тела гусениц, и добавили грузы для улучшения трения и сцепления. В экспериментах, которые авторы называют проверкой концепции, такие "бронированные" гусеницы смогли пересечь гладкие стёкла, недоступные им обычно. Результаты опубликованы в Journal of the Royal Society Interface.

По словам авторов, работа подтверждает точность модели и намечает новые критерии дизайна для мягких ползающих роботов, способных адаптировать движения в сложной среде. Однако это пока лабораторные опыты на насекомых, а не готовые устройства. Тем не менее полученные принципы могут помочь в разработке роботов, которые будут эффективно передвигаться по разным поверхностям, а будущие исследования могли бы воспроизвести свойства искусственной брони в робототехнических системах.

Источник: Tech Xplore