大象树干形成关节以拾取小物体 研究可以转化为机器人技术

根据罗彻斯特理工学院研究的一项新研究,了解大象如何使用他们的树干拾取小物体可能会导致机器人设计灵活的手或夹子。

RIT科学家斯科特富兰克林与佐治亚理工学院的David Hu合作,了解大象如何用躯干施加力来操纵不同大小的物体。胡锦涛领导的这项研究发表在10月24日出版的“皇家学会界面杂志”上。

这组作者说,大象几乎不停地吃草,每天吃掉约440磅的食物。没有骨头的大象树干形成扭结或关节,将小块食物压缩成有效的一口大小的块状物。

亚特兰大动物园的工作人员进行了录像实验,涉及动物园35岁的非洲大象“凯利”。她的处理人员在力板上提供了不同大小和成堆麦麸的大头菜和胡萝卜块。该实验测量了大象施加在成堆食物上的力,并在抓住每个物体时成像了她的树干的形状。

富兰克林研究了胡的团队提供的视频和数据,这些视频和数据表明大象在试图拾取一堆小颗粒时会施加更大的力量。这种行为具有富兰克林从他早期的工作中认识到的特征形状,将最薄弱的环节理论应用于粒状材料。根据富兰克林的说法,当一堆由许多单个颗粒组成时,一个最薄弱环节的机会增加,并且大象通过施加更大的力量稳定了食物堆中最薄弱的环节。

“看起来有点违反直觉,你会把更多的重量放在你想要捡起的东西上,但有理由的是,当你推倒这种食物时,因为它是微粒,它会迫使所有的食物挤在一起更多“RIT物理与天文学院物理学教授富兰克林说。“食物挤得越紧,它们之间的摩擦就越有可能让你捡起它。”

他说,大象树干可以成为研究人员设计机械手或夹子的模型,用精巧的方法拾取不同的物体,材料和数量各不相同。

“开发一种足够灵活的抓取器非常难以拾取各种物体,例如一支钢笔或一堆钢笔,或Jell-O的立方体,”富兰克林说。“象鼻是一个单一的东西;它根本不会改变形状,但它能够拾取不同大小,重量和质量的食物,因此我们的想法是,这将为我们提供有关大自然如何拥有的见解和信息解决了如何获取多种东西的问题,然后我们可以尝试重现它。“