iPon Cikkek

(Robot)kígyók és homokdűnék

Dátum | 2014. 10. 15.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Három évvel ezelőtt egy Elizabeth nevű robotkígyó végezte néhány egyiptomi barlang felderítését, ősi hajók nyomai után kutatva ezekben. Az Egyiptom keleti partján található barlangok olyan hajókat rejtenek, amelyeket ókori tulajdonosaik egykor a Vörös-tengeren használtak, majd leselejteztek. A lelőhelyet körülbelül egy évtizede fedezték fel, és míg annak egyes részei könnyen hozzáférhetőnek bizonyultak, számos olyan is akad, amely túlságosan veszélyes és instabil volt ahhoz, hogy emberi felfedezőket küldjenek be vizsgálatukra. Ezen a ponton lép be a képbe Elizabeth. A robotkígyó Howie Choset, a Carnegie Mellon Egyetem kutatójának fejlesztése, amelyet létrehozója felesége után keresztelt el, és kifejezetten olyan terepekre szánta, amelyek az emberek számára nehezen megközelíthetők vagy valamilyen okból túl veszélyes közvetlen vizsgálatuk. A kígyó első változata kiválóan vizsgázott, amikor egyenetlen talajon haladt, szűk réseken csusszant át vagy éppen akadályok közt szlalomozott. Egyetlen környezettel volt problémája: amikor Choset kutatócsoportja homokdűnéken tesztelte, a robot folyton megcsúszott, és nem volt képes felmenni az emelkedőkön. A problémával az igazi kígyók is gyakran szembesülnek, ezért nem véletlen, hogy számos sivataglakó faj sajátos, oldalazó mozgást fejlesztett ki a homokos talajon való haladásra. A rendkívül furcsa mozdulatsort felülről nézve úgy tűnik, mintha az állat egy szépséges, sosem csillapodó hullámot alkotna, amely oldalirányba „úszik” a homok tetején. Ha azonban megnézzük milyen nyomokat hagy hátra az állat, némileg megváltozik a benyomásunk, ugyanis egyenes, a test teljes hosszával egyező nagyságú vonalakat fogunk találni.
A mozgás titkának megértéséhez azt a legfontosabb tudatosítani, hogy az oldalazó kígyó egyáltalán nem siklik. Ehelyett felemeli magát pillanatnyi pozíciójából, majd egy kicsit odébb újra lehelyezi testét, hogy aztán elölről kezdje a mozdulatsort. Ez a furcsa „lépegetés” úgy zajlik, hogy először a fej emelkedik fel, és kerül új helyére, majd ezt fokozatosan követi a test többi része. Mire a farok is az új pozícióba ér, a fej már meg is kezdte a következő lépést, vagyis a kígyó egyenes vonalat hagy hátra ugyan, de azokon egy pillanatig sem fekszik teljes testével. Bármely időpillanatot nézzük mozgás közben, a kígyó testének mindig csak két rövidke szakasza érintkezik a talajjal, ezek a szakaszok azonban folyamatosan változnak, ezért látjuk hullámzónak a mozgást. Az oldalazás kiváló módja a homokdűnék legyűrésének, hiszen ahelyett, hogy a csúszós homokban kellene a testet előre tolni, a „lépegetés” révén az állat adott pillanatban talajjal érintkező teste nem mozdul el a homokhoz képest, hanem egyszerűen a test újabb szakaszára gördülve halad tovább. Bár ahogy azt már említettük, sok sivatagi kígyófaj használja ezt a fajta a mozgást, a technika két legnagyobb mestere kétségkívül az Egyesült Államokban és Mexikóban honos szarvas csörgőkígyó (Crotalus cerastes), illetve az Angolában és Namíbiában élő namíbiai puffogóvipera (Bitis peringueyi). Choset robotkígyója szintén képes volt az oldalazó mozgás korlátozott utánzására, tesztelés közben azonban kiderült, hogy ez a homokos terepre kevés: valami kulcsfontosságú mozzanat hiányzott Elizabeth mozgásából ahhoz, hogy hatékonyan tudjon haladni a dűnéken. A rejtély megfejtése érdekében Choset és kollégái Daniel Goldmannal, a Georgia Tech munkatársával kezdtek közös munkába. Goldman évtizedek óta vizsgálja, hogyan mozognak a különböző állatok a homokos talajon.
Egyebek mellett például azt tanulmányozta, hogyan mozognak a tojásból frissen kikelt tengeri teknősök a tengerpart homokjában, vagy hogy a vakondgyíkfélék közé tartozó, homokhalnak is nevezett orvosi szkink (Scincus scincus) hogyan képes úszni a homokban. Goldman és munkatársai a mozgásformák megértése érdekében olyan robotokat építenek, amelyek képesek utánozni ezen állati mozgásokat, és feltárni a háttérben zajló fizikai jelenségeket. Choseték nagy szerencséjére a georgiai kutatócsoport következő célpontjai éppen a homokban oldalazó kígyók voltak, így mire az együttműködés megkezdődött, már mindkét oldal kellően beleásta magát a témába. A szakértők összesen hat szarvas csörgőkígyót kértek kölcsön az Atlantai Állatkerttől. A kígyókat egy homokkal borított alapra helyezték, amelynek dőlésszöge szabályozható volt. Magát a homokot is egy igazi sivatagból, az arizonai Yuma-sivatagból szerezték be, hogy maximálisan olyan körülményeket teremtsenek, amilyenekkel az állatoknak a szabadban is meg kell küzdeniük. „A kígyók kiváló tesztalanyok: csak bele kell rakni őket a konténerbe, és rögtön el is kezdenek oldalazni” – mondja Goldman a kígyókról. A kutatók először úgy gondolták, hogy minél meredekebb a emelkedő, a kígyók annál mélyebbre nyomják be testüket a homokba, hogy kellő mértékű fogást találjanak azon. Az állatok azonban egy másik megoldást választottak: az emelkedő dőlésszögének növekedésével párhuzamosan testük egyre nagyobb részével érintették talajt. Ha az emelkedő 20 fokos volt, a kígyók kétszer annyit tartottak testükből haladás közben a földön, mint amikor vízszintes terepen haladtak.
A kutatócsoport tagjai 13 másik csörgőkígyó-fajt is megvizsgáltak az állatkert állományából. Természetes környezetükben egyikük sincs rászorulva az oldalazásra, és a kísérleti elrendezéssel sem boldogultak úgy, mint sivataglakó társaik. Ehelyett megpróbáltak felkúszni az emelkedőn, ami persze nem sikerült, mert a homokon folyton visszacsúsztak. „Kifejezetten szórakoztató látvány volt” – mondja Goldman. „Kutatásunk eredményeinek láttán sokan megjegyezték, hogy eddig is teljes egyértelmű volt, hogyan oldalaznak a szarvas csörgőkígyók. Úgy tűnik azonban, hogy a többi kígyó számára közel sem ilyen világos a dolog.” Az eredmények tudatában Choset és társai újraprogramozták Elizabethet, hogy a robot a szarvas csörgőkígyókhoz hasonlóan mozogjon a dűnéken. A robotkígyó valóban sokkal ügyesebb lett, és mozgásából a kígyókkal kapcsolatban is kiderült néhány dolog. Egyértelművé vált például, hogy az állatok testének talajjal érintkező szakaszának hossza egy viszonylag szűk sávban mozoghat, és ez a sáv tovább szűkül, ahogy az emelkedő egyre meredekebbé válik. Ha ugyanis az állatok nem érintkeznek kellően nagy felületen a homokkal, akkor megcsúsznak, ha viszont testük túl nagy része marad egyszerre a felszínen, nem tudják elég hatékonyan megemelni magukat, és nekiütköznek a homoknak ahelyett, hogy átlendülnének rajta. Ilyenkor haladás helyett lyukat vágnak a talajba. A robottal való játszadozás tehát segített megérteni, hogyan mozognak a kígyók, a kígyók tanulmányozása pedig ügyesebben mozgó robotot eredményezett. Legjobb mérnöki tudásunk szerint hoztuk létre az első robotkígyó-változatot, ez azonban kevés volt ahhoz, hogy fejlesztésünk a dűnékkel is elboldoguljon, mondja Choset. A végső kihívás legyőzéséhez a természethez kellett fordulnunk tanácsért, folytatja a kutató. A robotkígyók a fejlesztők szerint számos területen használhatók lehetnek. Túlélők után kutathatnak összeomlott épületekben, méréseket végezhetnek egyes veszélyesnek ítélt környezetekben, mint például egy atomtemető vagy egy nukleáris katasztrófa helyszíne, és persze a régészeti lelőhelyeken is nagy haszonnal bírhat alkalmazásuk. „Ha alkalmunk nyílik visszatérni Egyiptomba, biztosan visszatérünk a régészeti alkalmazáshoz is” – mondja Choset. „Az archeológia sok szempontból hasonlít a mentőakciókhoz, csak mivel biztosan nincsenek túlélők, nem is kell annyira sietni.”
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

2. Resike
2014.10.17. 21:18
Ez kész.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. adler741
2014.10.20. 08:43
Lol)
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!