Гекконы используют хвост как пятую конечность: как открытие учёных поможет в робототехнике

Гекконы обладают удивительными способностями: они могут бегать по гладким стенам, потолкам и даже по поверхности воды. Их конечности снабжены особыми клейкими пластинками и совершают гребные движения. При движении по воде ящериц также поддерживает хвост, который раскачивается из стороны в сторону, обеспечивая устойчивость и плавучесть.

Хвост помогает гекконам и при планировании в воздухе. Например, плоскохвостый домашний геккон, обитающий в Южной и Юго-Восточной Азии, способен совершать прыжки длиной в несколько метров, спасаясь от хищных пауков или змей. Если деревья расположены близко, ящерица на полной скорости врезается в ствол, выдерживая удар на скорости около 21 км/ч.

«Передние конечности не выдерживают, а тело при отскоке отклоняется назад до 100 градусов», — пояснил биомеханик Ардиан Джусуфи.

Учёный наблюдал в тропических лесах Сингапура за гекконами с хвостами и без них. Особи с хвостом успешно удерживались после жёсткого приземления, а бесхвостые сородичи падали. Стабилизировать положение позволяет плотное прижатие к стволу не только ног, но и хвоста, который работает как пятая конечность.

Для подтверждения этой гипотезы команда создала робота по образцу геккона. К его мягкому туловищу крепился хвост, который сгибался при контакте передних конечностей с поверхностью, имитируя природный рефлекс. Ноги робота фиксировались на войлоке, заменявшем кору дерева, с помощью липучек. В лабораторных условиях робот повторил поведение живой ящерицы.

Расчёты показали, что чем длиннее хвост, тем меньше сила, отрывающая задние ноги от поверхности. Без хвоста ни роботы, ни гекконы не могут удержаться. Более крупные планирующие животные обычно избегают коротких перелётов, так как не успевают маневрировать перед ударом и замедлять полёт. Мелкие животные справляются с этим лучше.

Эксперимент с роботом позволил воспроизвести то, что сложно измерить у живого геккона. Разработка таких моделей может помочь усовершенствовать движение роботов, повысить их надёжность и упростить управление.