Животные, способные выпрыгивать из воды, воодушевляют прыгающих роботов

Группа ученых, специализирующихся на исследовании свойств поверхностного слоя воды в природе, изучает конкретные физические условия, необходимые для животных, чтобы успешно выпрыгнуть из воды.

«Мы собрали данные о водных животных размером от 1 миллиметра до десятков метров, выпрыгивающих из воды, и смогли сопоставить максимальную высоту прыжков с размером их тела», - сказал Сунгван Юнг, адъюнкт-профессор биологии и инженерной экологии Корнельского университета.

В природе животным часто приходится выпрыгивать из воды и погружаться в нее, спасаясь от хищников, преследуя добычу или просто играя. «Но поскольку вода в 1000 раз плотнее воздуха, для входа или выхода из нее животным приходится приложить немало усилий», - сказал Юнг.

Исследователи выяснили, что одним из важных факторов, влияющих на высоту прыжка из воды, является так называемая «захваченная масса воды». Это определенное количество воды, которое животное «захватывает» с собой, когда покидает водную среду, зачастую значительно увеличивая свой вес. Но некоторые виды имеют свои способы уменьшить массу захватываемой воды. «Мы пытаемся понять, как биологические системы могут понять и преодолеть эти проблемы, чтобы максимизировать эффективность прыжка, что также может помочь в создании систем для преодоления раздела между средами воздух-вода», - сказал Юнг.

Большинство водных животных имеют хорошо обтекаемое тело, поэтому они скользят сквозь толщу воды. «Вот почему они такие хорошие прыгуны, - сказал Юнг. - Но когда мы создали и протестировали роботизированную систему, похожую на прыгающих животных, она прыгала не так высоко, как они. Почему? Робот имеет не столь обтекаемый корпус, который к тому же впитывает большое количество воды, пока находится в ней. Представьте, что вы вылезаете из бассейна в мокром пальто, которое будет мешать вам передвигаться по суше».

Простой по конструкции робот весьма похож на дверную петлю с резинкой. Резиновая лента обернута вокруг внешней стороны напечатанной на 3D-принтере «дверной петли», пока малюсенький провод, который держит шарнир петли, позволяет ему перевернуться, когда жидкость давит вниз. «Этот робот показывает важность захваченной воды, когда объект выпрыгивает из воды», - сказал он.

Исследователи намерены и далее модифицировать и совершенствовать свою роботизированную систему, чтобы она могла выше выпрыгивать из воды, подобно таким животным, как веслоногие рачки или лягушки. «Эта система может быть использована для наблюдения за состоянием водных бассейнов», - сказал Юнг.