Många djur, moderna flygplan och undervattensfordon använder fusiform, strömlinjeformade kroppsformer som minskar vätskedynamiska drag för att uppnå snabb och effektiv rörelse i luft och vatten. På liknande sätt rör sig många små landlevande djur genom belamrad terräng där tredimensionella flerkomponentshinder som gräs, buskar, vinstockar och lövskräp också står emot rörelse, men det är okänt om deras kroppsform spelar en viktig roll i travertal. Få markfordon eller markrobotar har använt kroppsform för att på ett effektivare sätt färdas i miljöer som t.ex. rörig terräng. Här utmanade vi de discoida kackerlackor (Blaberus discoidalis) som hade en tunn, rundad kropp för att korsa höga, trångt fördelade, vertikala, gräsliknande balkar. Djuren uppvisade höga prestanda (79 ± 12 % sannolikhet och 3,4 ± 0,7 s tid). Även om vi observerade olika hinder traversal strategier, kackerlackor främst (48 ± 9 % sannolikhet) använde en ny roll manöver, en form av naturlig parkour, så att de snabbt korsa hinder luckor smalare än halva sin kroppsbredd (2,0 ± 0,5 s traversal tid). Minskning av kropps rundhet genom tillägg av konstgjorda skal nästan hämmade roll manövrar och minskade traversal prestanda. Inspirerade av denna upptäckt lade vi till ett tunt, rundat exoskeletalskal till en legged robot med en nästan kuboidal kropp, gemensam för många existerande jordrobotar. Utan att lägga till sensorisk återkoppling eller ändra den öppna loopkontrollen gjorde det rundade skalet det möjligt för roboten att passera balken hinder med luckor smalare än skal bredd via body roll. Terradynamiskt "strömlinjeformade" former kan minska terrängmotståndet och förbättra traverserbarheten genom att hjälpa effektiv kroppsreorientering Bioinspiration & Biomimetics (2015), 10, 046003; https://li.me.jhu.edu 2 via distribuerad mekanisk återkoppling. Våra resultat belyser behovet av att överväga kroppsform för att förbättra robotens rörlighet i verklig terräng, ofta fylld med skräp, och att utveckla bättre lokomotor-mark kontaktmodeller för att förstå interaktion med 3-D, flerkomponent terräng. Denna bild med titeln 'Giant'shrooms' har erhållits av författaren från Flickrs webbplats där den gjordes tillgänglig av Wonderferret under en CC BY 2.0-licens.] Här föreslår vi att främja terradynamik (Li et al. 2013) in i tre dimensioner genom att gå bortom relativt enhetliga tvådimensionella ytor med tredimensionella hinder av olika, komplexa topologi och mekanik, såsom påträffas i ett skogsgolv med gräs, buskar, träd och svampar (figur 1). I synnerhet små insekter, arachnider och reptiler står inför stora utmaningar när det gäller att färdas i sådan terräng, eftersom dessa hinder, som kan vara försumbara för stora djur, kan vara jämförbara eller till och med mycket större än de själva (Kaspari och Weiser 1999). Dessutom kan dessa hinder vara tätt belamrade med luckor, slitsar och sprickor jämförbara eller till och med mindre än ett djurs kropp, ofta stöter tillbaka mot djuren, absorberar energi och motstår rörelse, liknande omgivande vätskor i flygning och simning. Men i förhållande till vätskor, samspelet mellan djur med sådana tredimensionella, flerkomponents terräng förblir relativt outforskad (Jayne Det är väl känt att djurform kan spela en viktig roll under rörelse i luft och vatten. Nästan alla moderna luft-och marinfordon har antagit fusiform, strömlinjeformade former gemensamma i stora simmare och flygare för att minska fluiddynamiska drag (Etkin 1972, Newman 1977. För djur som måste använda sin kropp för att interagera med och färdas i tredimensionell terräng med flera komponenter kan kroppsformen också påverka rörelseförmågan. Ändå, trots många ekologiska och funktionella morfologi studier som etablerade samband mellan kropp och lemmar former och livsmiljö användning i insekter, ödlor, ormar och fåglar (Burnham et al.
Löjtnant m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m för m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m. REF använde olika skalformer i leged robot och insekt locomotion experiment för att nå slutsatsen att rundade, mer terradynamiskt strömlinjeformade former ökade risken för traversal av tätt belamrade vertikala gräsliknande balkar.
Terradynamically streamlined shapes in animals and robots enhances traversability through densely cluttered terrain
{'venue': 'Bioinspiration&Biomimetics (2015), 10, 046003', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Engineering', 'Medicine', 'Physics', 'Biology']}