Хоботы слонов вдохновили учёных из Женевы

Хорошо известно, что у слона огромный хобот. Главная его способность – аккуратно манипулировать одной травинкой с такой же лёгкостью, как поднимать и переносить груз весом до 300 килограмм. Промышленность хочет использовать эту способность в разработке роботов.

Чрезвычайно гибкий орган, континуум мышц, способный к бесконечному движению, под любыми углами без каких‒либо ограничений. Именно это пытается воспроизвести индустрия робототехники. Но чтобы достичь этого, его необходимо понять и изучить.

Многопрофильная команда университета Женевы (UNIGE) под руководством Мишеля Милинтковича, профессора кафедры генетики и эволюции на факультете естественных наук и руководителя группы Швейцарского института биоинформатики (SIB), провела исследование, результаты которого были опубликованы в специализированном журнале «Current Biology». Одного наблюдения за животным было недостаточно, поэтому учёные использовали компьютерные технологии и магнитно-резонансную томографию.

Отражающие датчики были размещены на хоботах двух умерших южноафриканских слонов. Их движения фиксировались инфракрасными камерами, расположенными вокруг них, ‒ техника, используемая в кино.

Исследование показало, что слоны используют около 20 движений, чтобы заставить свой хобот двигаться. При этом они используют принцип упрощения: «серия простых движений, таких как сокращение, укорачивание или вращение, сочетаются друг с другом, чтобы создать небольшое количество форм поведения животного, таких как перекатывание хобота или сосание. Комбинируя эти простые модели поведения, слон может выполнять огромное количество очень сложных траекторий», ‒ объясняет руководитель исследования Мишель Милинткович.

Сочетание экспериментов по захвату движения и медицинской визуализации показывает, как слон управляет движениями своего хобота. Вот оригами, изображающее ствол. / Диана Власа

Среди этих сложных движений учёные обнаружили способность животного формировать жёсткие сегменты хобота, разделённые ложными суставами, как если бы у него были локоть и запястье. «В тоже время, хобот не поддерживается никакими костями», ‒ подчёркивает профессор кафедры генетики и эволюции в университете Женевы.

Мишель Милинткович

Никогда ранее анатомия хобота не была описана с такой точностью. Полученные результаты ценны не только для исследований поведения животных. Эти результаты послужат промышленности, которая мечтает воспроизвести подвиги слона. «Промышленный интерес заключается в разработке мягкой робототехники. Последние десять лет робототехника стремится заменить роботов, состоящих из жёстких сегментов и суставов, на мягких роботов. Эти машины будут сделаны из деформируемых, эластичных материалов и смогут формировать траектории или различные формы, а значит, манипулировать объектами гораздо более универсальным способом», ‒ рассказывает Мишель Милинткович.

Первые прототипы мягких роботов, обладающих силой и точностью слонов, должны быть изготовлены через два-три года. //SA