Связующий механизм в голове сома может вдохновить на создание новых подводных роботов
Новое исследование того, как сом захватывает добычу, даёт беспрецедентное представление о внутренней механике рыбьих черепов и может вдохновить на проектирование новых подводных роботов.
Исследователи из Университета Брауна и Университета Джорджа Вашингтона изучали канального сома — самый распространённый в США вид сомов. Используя технологию X-ray Reconstruction of Moving Morphology (XROMM), они снимали на видео процесс ловли и проглатывания пищи, получая возможность видеть внутренние структуры во время движения.
Ключевое открытие: череп канального сома функционирует как 17-звенный механизм, ранее не описанный в биомеханике или технических системах. В отличие от человеческого черепа с одной подвижной челюстью, у рыб более десятка подвижных костей, соединённых в сложную кинематическую цепь.
Этот механизм позволяет рту двигаться несколькими разными способами, создавая как минимум три типа «волн» жидкости внутри ротовой полости:
- Волна спереди назад для втягивания добычи.
- Волна сзади наперед для проталкивания добычи.
- Компрессионная волна для точного позиционирования добычи во рту.
«Рыбий рот — это не простой механизм "открыл-закрыл". Он может двигаться множеством способов, — отмечает ведущий исследователь Аарон М. Олсен. — Но удивительно, что, несмотря на все эти движущиеся части, рыба использует для захвата и проглатывания пищи всего около семи основных типов движений. Рыбий рот на самом деле больше похож на нашу руку, чем на наш рот».
Исследователи считают, что эти находки могут улучшить дизайн роботов для захвата и манипулирования объектами под водой в рамках биоинспирированного проектирования. Современные подводные аппараты часто оснащены либо манипулятором, который может раздавить лёгкий объект, либо всасывающим устройством, неспособным точно позиционировать предмет. Конструкция, аналогичная рыбьему рту, может решить эту проблему.
«У рыб были сотни миллионов лет, чтобы эволюционировать и найти решения подобных задач. Думаю, нам ещё есть чему у них поучиться», — заключает Олсен.