Бег по пересеченной местности - невероятно сложный процесс, но животным от цесарки до гепарда это удается. Среди людей даже случайные бегуны могут перемещаться по таким поверхностям довольно хорошо.
Как они это делают - вопрос из области биомеханики. Исследование предлагает некоторые ответы, а также некоторые рекомендации для тех, кто строит робота, предназначенного для работы в сложных условиях. Используя математический анализ и компьютерное моделирование, исследователи из Йельской лаборатории Мадхусудхана Венкадесана обнаружили, что то, как ваша нога попадает на землю, играет важную роль в стабильности. Кроме того, именно изменения в склоне местности, а не в высоте, вызывают больше всего проблем.
По словам исследователей, они обнаружили, что пересеченная местность по своей природе нестабильна и ведет к падениям. Но анализы показывают, что сведение к минимуму касательных, шаркающих столкновений ноги с землей почти полностью уменьшает риск падения.
То есть, все эти скольжения и шарканья, которые делают теннисисты на плоских кортах, могут работать на них, но это мешает любому, кто совершает пробежку в лесу.
Даже если они не знают механики своих движений, большинство животных учатся этому быстро. Предыдущие исследования показали, что бегущие животные уберут ногу назад как раз перед тем, как нога коснется земли. В результате нога движется с меньшей скоростью, чем остальная часть тела бегуна. Это минимизирует горизонтальное столкновение. Текущие исследования показывают, что эта распространенная особенность бега, известная как втягивание качающейся ноги, является эффективным способом поддержания стабильности.
По мнению исследователей, это приводит к снижению скорости отталкивающейся ноги и, таким образом, уменьшению шарканья ноги по земле.
Это верно для двуногих, таких как люди, а также для искусных четвероногих бегунов, таких как собаки и лошади. И это особенно важно знать для разработчиков роботов.
Это часть того, на что нужно обратить внимание, это важный параметр для робота. У роботов нет интуиции биологических бегунов, но у них есть одно преимущество. Их время реакции на изменения рельефа составляет около 1 миллисекунды, в то время как для людей оно близко к 100 миллисекундам. Это критическая разница, так как время между шагами в запуске составляет около 200 миллисекунд.
По словам исследователей, у человека есть только два шанса исправиться, а у робота - двести.
