कील यूनिवर्सिटी के इंस्टीट्यूट ऑफ जूलॉजी में जीवविज्ञानी, सामग्री वैज्ञानिक और बायोनिक्स विशेषज्ञ प्रोफेसर स्टानिस्लाव एन. गोर्ब और उनकी टीम जानवरों की शानदार क्षमताओं का विश्लेषण करने और उन्हें नवीन तकनीकी अनुप्रयोगों में अनुवाद करने के लिए जाने जाते हैं।उदाहरण के लिए, उन्होंने कीड़ों के मॉडल और एक अलग करने योग्य चिपकने वाली फिल्म के आधार पर रोबोट पकड़ने वाले हथियार बनाए जो कीड़े, मकड़ियों और जेकॉस के चिपकने वाले अंगों के समान तरीके से काम करते हैं।

में एककागज़में अभी प्रकाशित हुआराष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही, गोर्ब ने चीन के शोधकर्ताओं के सहयोग से चीनी चावल टिड्डे ऑक्सीया चिनेंसिस की जांच की।फंक्शनल मॉर्फोलॉजी और बायोमैकेनिक्स वर्किंग ग्रुप के प्रमुख ने बताया, "तैरने और पानी से बाहर निकलने की उनकी क्षमता उन्नत रोबोटिक्स के लिए महत्वपूर्ण प्रेरणा प्रदान करती है।"

पानी की सतह पर टिड्डे की बेहद तेज़ गति, विशेषकर जिस तरह से वह पानी में कूदता है, उस पर अब तक काफी हद तक शोध नहीं किया गया है।गोर्ब ने कहा, "हमारे काम ने न केवल उन संयुक्त तंत्रों का खुलासा किया जो इस प्रजाति में पानी की कलाबाजी की सुविधा के लिए जिम्मेदार हैं, बल्कि बायोइंस्पायर्ड रोबोट के विकास की नींव भी रखी, जो विभिन्न इलाकों में चल सकते हैं।"

स्थैतिक और गतिशील बलों के संयोजन के माध्यम से जल कलाबाजी

चीनी चावल टिड्डा चीन के चावल उगाने वाले क्षेत्र में व्यापक रूप से फैला हुआ है, विशेष रूप से यांग्त्ज़ी नदी के किनारे, और विशेष रूप से एक भूमि जानवर के लिए पानी की कलाबाजी में माहिर है।यदि वे पानी में गिर जाएं तो आसानी से फिर बाहर निकल सकते हैं और उड़ सकते हैं।

वास्तव में वे ऐसा कैसे करते हैं इसका प्रयोगशाला में विस्तार से अध्ययन किया गया है।प्रयोग के लिए, 15 टिड्डे (ओ. चिनेंसिस) के साथशरीर की लंबाई(पैरों को छोड़कर) 2.2 से 3.4 सेंटीमीटर और 0.4 से 1.0 ग्राम वजन को पानी से भरे कांच के टैंक में फेंक दिया गया।वे या तो पानी की सतह पर पूरी तरह से निष्क्रिय रहे, निष्क्रिय रूप से प्रवाह के साथ बह गए, सक्रिय रूप से तैर गए या तुरंत बाहर कूद गए।

"हमने टिड्डियों का फिल्मांकन किया, जब वे तैर रहे थेपानी की टंकीया दो हाई-स्पीड कैमरों का उपयोग करके इससे बाहर कूद गए," गोर्ब ने कहा। कूदने के कुल 48 प्रयास और जानवरों द्वारा तैरने के 54 प्रयासों को आगे के विश्लेषण में शामिल किया गया। शोधकर्ताओं ने कूदने और तैरने की गति की तुलना की और फिर विश्लेषण कियाटिड्डियों द्वारा बल उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले तंत्र जो उनकी जल कलाबाजी को सुविधाजनक बनाते हैं।

बल माप और मॉडल विश्लेषण से पता चला कि शरीर का वजन समर्थन करता हैहीड्रास्टाटिक दबावटिड्डों के द्रव्यमान के आनुपातिक रूप से प्राप्त किया जा सकता है, जबकि गति ड्राइव अंगों और पानी (यानी, हाइड्रोडायनामिक्स) के बीच नियंत्रित बातचीत से प्राप्त होती है।

रोबोटिक्स के लिए नई ड्राइव रणनीति

पिछले अध्ययनों ने मुख्य रूप से पानी की सतह पर दो प्रकार की गति पर ध्यान केंद्रित किया है: गति जो मुख्य रूप से समर्थित हैसतह तनाव, उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, जल स्ट्राइडर्स द्वारा, और हरकत जो अंगों की विशेष गतिशीलता पर हावी होती है।इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, बेसिलिस्क छिपकलियों द्वारा पानी पर चलने के लिए किया जाता है।कोई भी रणनीति जैव-प्रेरित तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए आदर्श नहीं है।

"पानी में सतह के तनाव पर हावी होने वाली गति सुपरहाइड्रोफोबिक (गीला करने योग्य नहीं) सतहों पर निर्भर करती है, जिसे बड़े रोबोटों के लिए हासिल करना आसान नहीं है। और जलीयहरकतअंगों की गतिशीलता का वर्चस्व जानवरों और रोबोट दोनों द्वारा सतह पर बार-बार प्रहार करने पर आधारित है, जो बहुत अधिक ऊर्जा का उपयोग करता है," गोर्ब ने बताया।

चीनी चावल टिड्डे की पानी से बाहर कूदने की क्षमता एक अन्य ड्राइव सिद्धांत पर आधारित है जो अब पहली बार सामने आया है।"टिड्डे ने स्थैतिक हाइड्रो बलों के माध्यम से अपने वजन का समर्थन करके और हाइड्रोडायनामिक्स के माध्यम से अपने शरीर को आगे बढ़ाकर अपनी जल कलाबाजी को सुविधाजनक बनाने के लिए दो अलग-अलग तंत्रों का संयोजन प्रदर्शित किया।"

टिड्डों की संरचनात्मक और व्यवहारिक रणनीतियों का अध्ययन करने के बाद, गोर्ब और उनकी टीम ने अपना पहला रोबोट बनाया।कीड़ों की तरह, प्रोटोटाइप अलग-अलग गति से अपने अंगों को घुमाकर पानी की सतह पर तैर और कूद सकता है।