حالا از روباتي كه مثل مارهاي زنگي به صورت مورب از تپههاي شني بالا ميرود شنيدهايد؟ مار سمي سايدوايندر نوعي مار زنگي است كه در جنوبغربي امريكاست كه در دامنههاي شني اين منطقه بسيار سريع حركت ميكند.
گلدمن، استاد فيزيك در دانشكده فناوري جورجيا روباتي را به نمايش گذاشت كه درست مثل مارهاي زنگي به دوردستترين نقاط دامنه تپهها و شيبهاي شني ميرود.
گلدمن در اين باره ميگويد: «سالهاست كه روي مشكلات مربوط به كارهاي جالبي كه حيواناتي چون مارمولك در مواد دانهاي مانند شن انجام ميدهند تحقيقات انجام دادهايم. كارهايي مثل شنا كردن در شنها و لاكپشتهايي كه روي شنها ميدوند. بعد از خود سؤال كرديم كه عجيبترين حركت بر روي شنها چگونه است، بله حركت مورب و زيگزاگ مارهاي زنگي. بعضي افراد 50 سال قبل اين حركت را بررسي كردند اما نتوانستند هيچ كاري روي شيبهاي شني انجام دهند.»
اين اسم بازگوي همه چيز هست: اين مارها از بغل خاك را جمع ميكنند و به بالاي تپه ميروند. در آزمايشهايي كه در باغ وحش آتلانتا انجام شد، مارهاي زنده ميتوانستند شيب 31درجه را بالا بروند. اين ميزان 4 درجه بيشتر از زاويهاي است كه شن ظرفيت دارد و شروع به لغزش ميكند. گلدمن ميگويد: «اين كار بسيار سخت و محتاطانه است، مارها با كاري كه فقط خدا ميداند تقريباً تا بالاي اين تپهها ميروند، جايي كه شنها مانند آبشار پايين ميريزند». نماي بالا و جانبي آرام از حركت اين نوع مارها نشان ميدهد كه تا شيب 20 درجه ميتوانند بالا روند. وقتي اين مار شيب شني 20 درجه را بالا ميرود، در مسير شاهد اين ليزخوردگي نيستيم.
گلدمن اضافه ميكند كه اين مارها نمونه تحقيقاتي بسيار جالبي هستند. مار را جايي كه ميخواهي گذاشته و او هم كاري را كه ميخواهيد انجام ميدهد.
گروه تحقيقاتي گلدمن در آزمايشگاه خود به دنبال اين بودند كه اسرار اين مارها را با تحقيق درباره روباتهاي هاوارد چوست در دانشگاه كارنجي ملون دريابند. ايده آنها اين بود كه از روباتهايي به صورت يك مدل فيزيكي استفاده كنند تا با استفاده از آنها بتوانند پارامترهايي را كه در دنياي واقعي نامناسب هستند بررسي كنند، يعني در همان مارهاي واقعي؛ اين سؤال با كمك آزمايشهاي نيروي كششي در شيبها پاسخ داده شد؛ كاري كه قبلاً كسي انجام نداده بود.
حركت زيگزاگ مورب و غلتيدن
مارهايي كه زيگزاگ حركت ميكنند با دو حركت خود را به جلو ميرانند به طوري كه بدن را از زمين جدا ميكند و به سمت جلو هل ميدهد. با ادامه حركت موجي افقي مارها آنها ميتوانند كاملاً روي سطح بمانند ولي شما بدون شك خواهيد غلتيد. براي حركت بر روي اين گونه شيبها بايد حركت روباتها منظم و هماهنگ باشد.
گلدمن حركت زيگزاگ و مورب را تركيبي از دو موج هماهنگ ميداند: موج افقي قسمت پايين بدن و موج عمودي قسمت بالا. اين موجها مرحله به مرحله هستند، فاصله امواج مار و روبات مناسب است. آن قسمت از بدن كه با زمين ارتباط دارد به آرامي به سمت پايين ميرود و به آرامي از زمين كنده ميشود.
اين استاد فيزيك ميگويد نيرويي كه باعث ميشود اين مار به سمت بالا حركت كند ناشي از آن قسمت از بدن است كه به زمين فشار داده ميشود به همين خاطر مواد زير اين حيوان بيثبات و لغزنده نخواهند بود. اين مار در حين بالا رفتن آرام بخش بخش بدن خود را بلند ميكند در اين صورت ميتواند برعكس حركت تپه حركت كند. در مسيرهايي كه دانههاي ريز وجود داشته باشد فاصله چنداني بين موفقيت و شكست شما وجود ندارد. هركسي كه با زحمت شيب شني را بالا رفته اين موضوع را درك ميكند كه بر هر دو پا چه اتفاقي ميافتد: دو قدم به جلو برميداريم و يك قدم به عقب ميرويم. از ديد فيزيكي اين اتفاق به اين خاطر روي ميدهد كه امكان تبديل مواد دانه دانه از حالت جامد به مايع ممكن است؛ اين دانهها زير پاي شما ليز ميخورند.
مارها نبايد سطح خود را تغيير دهند چون باعث سختتر شدن كار آنها ميشود. اگر شن را به طرفين بدهند موقعيت خوب خود را از دست ميدهند يا حتي ممكن است شيارهايي درست كنند كه مانع حركت آنها شود. به نظر ميرسد مارهاي زنگي كه زيگزاگ حركت ميكنند زحمت چنداني نميكشند مخصوصاً وقتي آنها را با نوع شبيهسازيشدهشان مقايسه ميكنيم، البته هدف ما ساخت يك روبات تونلزن نيست بلكه هدف اين است كه بفهميم مارهاي واقعي چطور اين كار را ميكنند. گلدمن ميگويد: باورنكردني است، زيباست، من با اين آموزهها يك فيزيكدان هستم. عاشق مطالعات خزندهشناسي بر روي اين نوع هستم، اما اصلاً فكر نميكردم كه حركتهاي جنبشي تا اين حد جالب باشند... البته از ديد فيزيك. ميخواهم فكر كنيد كه به يك توپ ضربه ميزنيد و آن هم حركت ميكند، اما در اينجا اين سازوكار دروني وجود دارد كه فضاي اطراف خود را دستخوش تغيير و تحولاتي ميكند و باعث به حركت درآمدن آن ميشود.
منبع: ساينس ديلي
