걷는 것과 미끄러지는 것은 생각만큼 다르지 않다

[아름이]

걷는 것과 미끄러지는 것은 생각만큼 다르지 않다
적어도 다리가 충분하다면
날짜:
2022년 9월 6일
원천:
미시간 대학교
요약:
아브라함의 문헌은 미끄러짐을 사악한 뱀에게 가해지는 특별한 모욕으로 취급하지만, 진화론은 헤엄치는 미생물, 꿈틀거리는 벌레, 날아다니는 거미 및 걷는 말의 움직임을 통해 보다 연속적인 선을 그을 수 있습니다. 새로운 연구에 따르면 이러한 모든 종류의 운동은 단일 수학적 모델로 잘 표현됩니다.

아브라함의 문헌은 미끄러짐을 사악한 뱀에게 가해지는 특별한 모욕으로 취급하지만, 진화론은 헤엄치는 미생물, 꿈틀거리는 벌레, 날아다니는 거미 및 걷는 말의 움직임을 통해 보다 연속적인 선을 그을 수 있습니다.

새로운 연구에 따르면 이러한 모든 종류의 운동은 단일 수학적 모델로 잘 표현됩니다.

"이것은 갑자기 나온 것이 아닙니다. 이것은 우리의 실제 로봇 데이터에서 나온 것입니다."라고 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 실린 연구의 제1저자이자 최근 박사 학위를 취득한 Dan Zhao가 말했습니다. 미시간대학교 기계공학과 졸업.

"로봇이 미끄러지는 것처럼 보일 때, 발이 미끄러지는 것처럼 보일지라도 속도는 여전히 몸을 움직이는 속도에 비례합니다."

활공하는 새와 상어, 질주하는 말의 역동적인 움직임과 달리(적어도 부분적으로는 운동량에 의해 속도가 좌우됨) 개미, 지네, 뱀 및 헤엄치는 미생물의 모든 속도는 몸의 모양을 변경하여 움직입니다. . 이것을 운동학적 운동이라고 합니다.

운동학적 동작에 대한 확장된 이해는 로봇 공학자들이 다리가 많은 로봇을 프로그래밍하는 것에 대해 생각하는 방식을 변화시켜 예를 들어 걷는 행성 탐사선에 대한 새로운 가능성을 열 수 있습니다.

UM의 전기 및 컴퓨터 공학 교수이자 이 연구의 수석 저자인 Shai Revzen은 다리가 더 많을수록 현재 도구를 사용하여 모델링하기가 매우 복잡하기 때문에 2족 및 4족 로봇이 인기가 있다고 설명했습니다.

레브젠은 "내 작업은 바퀴벌레 운동에 관한 것이었기 때문에 이것은 나와 잘 맞지 않았다"고 말했다. "바퀴벌레에 대해 많은 것을 말씀드릴 수 있습니다. 그 중 하나는 바퀴벌레가 뛰어난 수학자가 아니라는 것입니다."

그리고 바퀴벌레가 매우 복잡한 방정식을 풀지 않고 걸을 수 있다면 걷는 로봇을 프로그래밍하는 더 쉬운 방법이 있어야 합니다. 새로운 발견은 출발점을 제공합니다.

미끄러지는 발은 로봇의 일반적인 모션 모델을 복잡하게 만들고 다리가 많은 로봇의 모션에 운동량 요소를 추가할 수 있다고 가정했습니다. 그러나 UM팀이 보고한 모델에서는 모래 속을 헤엄치는 도마뱀이나 물 속에서 헤엄치는 미생물과 크게 다르지 않다.

미생물이 작기 때문에 물은 훨씬 더 진하고 끈적끈적해 보입니다. 마치 인간이 꿀 속에서 헤엄치려는 것처럼 보입니다. 이 모든 경우에 팔다리는 고정된 지점에서 연결되지 않고 주변 매체를 통해 이동하거나 표면 위로 미끄러집니다.

팀은 수영하는 미생물을 설명하는 알려진 모델을 가져온 다음 다족 로봇과 함께 사용하도록 재구성하여 연결을 발견했습니다. 이 모델은 6~12개의 다리로 작동할 수 있는 모듈식 로봇인 멀티포드와 BigAnt라는 다리가 6개인 로봇에서 얻은 데이터를 안정적으로 반영했습니다.

이 팀은 또한 평평한 표면을 걷는 개미에 대한 데이터를 제공한 오리건 주 포틀랜드 대학의 생물학 조교수인 Glenna Clifton과 협력했습니다. 로봇 다리가 많이 미끄러지는 반면(멀티포드의 경우 최대 100%), 개미 발은 지면과 훨씬 더 단단하게 연결되어 4.7%만 미끄러집니다.

그럼에도 불구하고 개미와 로봇은 다리를 얼마나 빨리 움직이는지에 비례하여 속도가 동일한 방정식을 따랐습니다. 이러한 종류의 미끄러짐은 모션의 운동학적 특성을 변경하지 않는 것으로 나타났습니다.

이것이 보행이 어떻게 진화했는지에 대해 시사하는 바에 대해 팀은 서로의 거울상인 양면을 가진 모든 생물의 마지막 공통 조상으로 여겨지는 벌레를 지적합니다. 그들은 물 속에서 꿈틀거리는 이 벌레는 최초의 동물이 육지를 걸을 수 있게 하는 운동의 기초를 이미 가지고 있다고 제안합니다. 인간조차도 운동학적으로 자신을 추진하는 법을 배우기 시작하고 언제든지 지면에 닿는 세 지점을 손과 무릎으로 기어갑니다.

네 발 이하로 달리기, 두 발로 걷거나 뛰기, 날기 또는 활공 등 운동량을 관리하는 기술은 이동 방법에 대한 오래된 지식 위에 사다리가 있다고 연구자들은 제안합니다.


출처 : https://www.sciencedaily.com/