Динамика и энергетика передвижения зависят от числа толкающих ног

Новое исследование под руководством доктора Тома Ваймана из Университета Кёльна показало, что динамика тела у животных и роботов с ногами сильно зависит от количества конечностей, используемых для толчка. Работа «Взаимовлияние сил ног при многоногости» опубликована в Science Advances.

Ключевые выводы

• Чем больше ног, тем сложнее восстановить энергию движения. Для эффективного восстановления энергии (например, за счёт преобразования кинетической энергии в потенциальную и обратно) требуется высокая степень синхронизации конечностей. С увеличением числа ног достичь такой синхронизации становится труднее.
• Координация ног критически важна для многоногих систем. Небольшие изменения в паттернах координации ног оказывают гораздо большее влияние на динамику тела у существ с большим количеством конечностей, чем у тех, у кого их меньше.
• Животные с более чем тремя парами ног практически не способны достичь уровня синхронизации, необходимого для эффективного восстановления энергии на высоких скоростях.

Эволюционные и технологические следствия

• Эти механизмы могли быть движущей силой для перехода некоторых четвероногих животных (например, василисков и других ящериц) к бипедализму (передвижению на двух ногах) на высокой скорости.
• Они также могут частично объяснить эволюционный переход от четвероногих предков к двуногим динозаврам и, в конечном итоге, к современным птицам, а также возникновение двуногой походки у человека.
• Полученные данные создают надёжную основу для нейромеханического моделирования и могут привести к улучшению систем управления быстро бегающих шагающих роботов.