Тараканы научат роботов ходить

03.11.2010

Тараканы с удивительной ловкостью преодолевают множественные препятствия.

Именно потому ученые считают их идеальной моделью для спасательных роботов, которые могли бы передвигаться по завалам в поисках выживших.

До сих пор отследить, как тараканы используют каждую из своих шести ног, было сложной задачей, отнимающей много времени.

С помощью двух быстродействующих камер и специально разработанной компьютерной программы ученые из Западного резервного университета Кейза сумели одновременно изучить трехмерное движение всех 26 суставов тараканьих ног.

Результаты исследования опубликованы в издании PLoS ONE.

«Каждая нога таракана делает что-то свое, но согласованно с остальными», сообщил Джон Бендер, постдокторант отделения биологии и ведущий автор исследования. «Чтобы понять даже один шаг насекомого, необходимо иметь синхронную картину того, что делает каждый сустав каждой ноги во время движения таракана вперед».

Новая технология позволила Бендеру и его сотрудникам провести первый детальный анализ того, как таракан использует крошечный трамплиноподобный сустав, который находится между коротким тазобедренным и длинным сочленением бедра.

Анализ показал, что сустав препятствует подпрыгиванию, когда вес тела смещается, и затем помогает оторвать от земли голень, когда нога разворачивается вперед.

Бендер, профессор биологии Рой Ритцман и студент Элейн Симпсон применили синхронизированные цифровые высокоскоростные камеры, чтобы отснять трехмерные изображения суставов ноги бегущего таракана. Камеры снимают 500 кадров в секунду за 8 секунд.

Бендер возглавил разработку программы, которое позволило проанализировать буквально за несколько часов 106496 различных трехмерных позиций с 90%-ной точностью.

Ученые подсчитал, что прежний метод анализа трехмерного движения всех 26 суставов кадр-за-кадром занял бы несколько недель.

Автоматизировав большую часть работы, ученые стремились избавиться от субъективности анализа каждого кадра человеческим глазом.

Исследователи уверяют, что программа, которая, кстати, совершенно бесплатна и доступна с открытым исходным кодом, может оказаться полезной и при анализе других насекомых. Бендер и Ритцман в настоящее время используют программу для изучения изменений координации, которые наблюдаются в процессе смены скорости движения во время прогулки.