video: Passive dynamics and slithering motion of snakes. view more
Credit: Movie courtesy of Allison Carter (Georgia Institute of Technology, Atlanta).
一项研究审视了被动动力学在一种沙漠蛇的运动中起到的作用，这为无肢体机器人的设计提供了可能的见解。诸如蛇等无肢体脊椎动物通过把它们的弯曲躯干的曲线压向瞬态沙堆从而把它们自身推向前方，滑过多沙的表面。然而，蛇是否使用被动力学或基于来自环境的感觉输入的精细运动控制从而穿过散布障碍的地形，这仍然不清楚。Perrin Schiebel 及其同事使用高速摄像机监测了西部铲鼻蛇（Chionactis occipitalis）穿过一个固定了6个对力敏感的柱子的实验轨道的运动；西部铲鼻蛇通常使用一个身体变形正弦波在多沙的沙漠地形上推进自己。对8条蛇的253条轨迹的分析揭示出了这些蛇并不改变它们的自我变形模式即波形从而避开或抓住这些柱子。相反，这些蛇维持了它们的运动程序，依赖于被动动力学，后者利用亚原子粒子的衍射模式通过地形而不需要额外的神经输入。建模分析揭示出了肌肉激活让这些蛇绕住了这些柱子。这组作者说，这些发现提示，把被动动力学原理纳入到类似于蛇的机器人的设计，这可能改善它们在复杂地形中的运动能力。
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Journal
Proceedings of the National Academy of Sciences