Tutkijat suunnittelivat robotin, joka pystyy poimimaan rypäleen ja nostamaan myös raskaita esineitä

 

 Kuva: farmHand/Standford University. 

Joel Kontinen

Ihmiset ovat käyttäneet gekon jalkoja moniin tarkoituksiin.

Biomimetiikasta eli luonnossa olevien asioiden jäljittelystä on tullut aikamme kärkitiedettä.

Tutkijat ovat myös löytäneet käyttöä majavan turkille, kissan viiksille, linnun siiville, vedenpuhdistin suoraan luonnosta, keihäsrauskulle, fiksu kasville, kerää joka kosteutta ilmasta ja hirvittävästä moolokista, joka nostaa kosteutta kuivasta maasta.

Nyt tutkimus koskettaa gekon jalkoja. Mekaaniset kädet, joissa on ihmisen sormien kaltaiset sormet, ovat sopeutumiskykyisempiä kuin teollisuusrobottien yksinkertaiset kaksihaaraiset puristimet, mutta niillä on vaikeuksia saavuttaa tarpeeksi voimaa.

Nyt gekon jalkojen inspiroima, tahmealla kuminahalla varustettu robottikäsi yhdistää molempien ominaisuudet: se pystyy poimimaan herkästi rypäleen ja nostamaan myös raskaita esineitä.

Gekon jalkoja peittävät pienet karvat, jotka jakautuvat vielä pienemmiksi säikeiksi, joista jokainen luo molekyylisen vetovoiman materiaaliin, jonka päälle eläin kiipeää.

Mark Cutkosky Kalifornian Stanfordin yliopistosta ja hänen kollegansa ovat aiemmin luoneet materiaaleja, jotka jäljittelevät tapaa, jolla gekon jalka tarttuu tasaisiin pintoihin, ja ovat käyttäneet niitä sitten roboteissa, joista osa on suunniteltu kiinnittymään satelliitin sileään pintaan avaruudessa.

Nyt Cutkosky ja hänen tiiminsä ovat parantaneet uusimman gekon inspiroiman materiaalinsa suunnittelua ja soveltaneet sitä robottikäteen. Materiaali levittää tasaisesti käsiteltävään esineeseen liittyvää kuormaa, mikä estää esineen reunoja irtoamasta robotin kädestä, mikä voi heikentää tarttumista. Käsi on myös ohjelmoitu tarttumaan esineisiin tavalla, joka maksimoi kosketusalueen, käyttämällä sormien pehmustetta sormenpäiden sijaan

Kädessä on neljä sormea, joista kukin toimii kahdella moottorilla ja on varustettu voima-antureilla, ja se pystyy poimimaan ja käsittelemään raskaita esineitä, jotka ovat moninkertaisia sen kokoon nähden. Mutta se pystyy myös suorittamaan herkkiä liikkeitä, kuten nostamaan munia laatikosta hajoittamatta niitä tai poimimaan rypäleitä viiniköynnöksestä puristamatta niitä.

Cutkosky sanoo, että liima on saanut inspiraationsa gekoista, mutta se on nyt ylittänyt ne suorituskyvyltään. "Gekot tekevät hyvää työtä ", hän sanoo.

Lähde: 

Sparkes, Matthew. 2021. Sticky robot hand inspired by geckos combines delicacy and strength New Scientist 15 December.

Miksi linnut selvisivät asteroidin törmäyksessä

Ichthyornis.Kuva: El fosilmaníaco, CC BY-SA 4.0.

Joel Kontinen

Evolutioon mukaan linnut selvisivät elossa 66 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneesta asteroidin törmäyksestä.

Se tappoi noin 80 % kaikista eläinlajeista. Mutta mystisesti jotkut dinosaurukset selvisivät: eli evolutionistien mukaan linnut.

Mutta miksi jotkut lintujen sukulinjat säilyivät, kun taas toiset menehtyivät? Uusi tutkimus hyvin säilyneestä muinaisesta linnun kallosta viittaa siihen, että katastrofista selvinneillä lintulajeilla oli isommat aivot eli etuaivot - aivojen etuosa.

Vaikka ei olekaan selvää, kuinka suuret etuaivot auttoivat lintuja selviytymään. Etuaivot ovat vastuussa monista prosesseista. "Se johtui todennäköisesti käyttäytymisen plastisuudesta - linnut, joilla on isommat etuaivot, saattoivat luultavasti muuttaa omaa käyttäytymistään riittävän nopeasti pysyäkseen mukana ympäristönsä nopeasta muutoksesta", kertoi tutkimuksen johtava tutkija Chris Torres, National Science Foundationin tutkijatohtori Ohion yliopiston Heritage College of Osteopathic Medicine -yliopistosta. Aiheeseen liittyvä teksti on verkossa 30. heinäkuuta Science Advances -lehdessä, ja se esiteltiin 2. marraskuuta Selkärankaisten paleontologian seuran vuosikonferenssissa, joka oli tänä vuonna virtuaalinen COVID-19-pandemian vuoksi.

Evoluution mukaan lintujen luut ovat herkkiä ja fossiiloituvat harvoin hyvin tai kolmiulotteisesti, mikä tarkoittaa, että tutkijat tuskin koskaan pääsevät kunnolla näkemään muinaisten lintujen aivokoteloa, kallon sisäosaa, jossa aivot sijaitsevat. Mutta muutama vuosi sitten tutkijat löysivät Kansasissa hyvin säilyneen, osittain 3D-fossiilin Ichthyorniksen, muinaisen hampaisen linnun, joka eli liitukauden aikana, kivimuodostelmasta, jonka ikä on 87–82 miljoonaa vuotta. 

"Sillä on lähes täydellinen kallo, joka on uskomattoman harvinainen sekä tälle tietylle lajille (Ichthyornis) että fossiilisille linnuille yleensä", sanoi Torres, joka teki tutkimuksen tohtoriopiskelijana Texasin yliopiston integratiivisen biologian laitoksella Austinissa. "Tämä uusi fossiili on säilyttänyt suurimman osan kallon muodostavista luista ja tarjoaa meille ensimmäiset täydelliset rakenteet monista luista." Torres ja hänen kollegansa käyttivät röntgentietokonetomografiaa (CT) rekonstruoidakseen digitaalisesti Ichthyorniksen pään luuston ja aivojen rakenteen. Aivojen muodon analyysi paljasti, että muinaisilla linnuilla, kuten Ichthyornis, oli "vanhanaikaiset" aivot; sen aivot muistuttivat evoluution mukaan enemmän dinosaurusten kuin elävien lintujen aivoja. Elävillä linnuilla on "valtavat etuaivot suhteessa muihin aivoihinsa", Torres sanoi. Nykypäivän lintujen etuaivot ovat suuret verrattuna muinaisten lintujen ja dinosaurusten etuaivoihin, jotka elivät juuri ennen liitukauden lopullista massasukupuuttoa. Ottaen huomioon, että Ichthyorniksella, elävien lintujen hyvin läheisellä sukulaisella, ei edelleenkään ollut suuria etuaivoja kuten elävillä linnuilla, "voimme päätellä, että nuo suuret aivot kehittyivät elävien lintujen esi-isissä", Torres kirjoitti sähköpostissa.

Tämä kumoaa evolutionistien oman arvion. Genesiksen mukaan mitään asteroidin iskua tuohon aikaan ei tapahtunut.  

Mutta krokotiilit, gekot ja tuatara selvisivät myös asteroidin iskusta. 

 Lähde: 

 Geggel Laura. 2021.  How did birds survive the dinosaur-killing asteroid? Live Science 4.11.