Ученые пытаются понять,в чем секрет перехода между ходьбой и бегом

Автор: |
Рубрики:
Наука

Ученые провели биохимические исследования, которые показали, что человек, переходя от бега к ходьбе и наоборот (при условии, что у них одинаковая скорость), тратит одно и тоже количество энергии, и дополнительных затрат ему не требуется. Немало специалистов и инженеров бьются над тем, что научить роботов так же элегантно и естественно двигаться во время ходьбы и бега, как это делают люди.

walkrun_1_1315218671_full Ученые пытаются понять,в чем секрет перехода между ходьбой и бегом

Лишь недавно был создан робот, который более-менее способен бегать – и это единственное, что он умеет делать — до того сложно дается ему этот процесс. А вот люди ходят и бегают, совершенно об этом не задумываясь. Это все происходит естественно, легко, без усилия нашего сознания.

Долгое время ученым был непонятен принцип ходьбы и бега. И лишь в последние годы стали открываться определенные детали их механизмов, а также ученые стали постепенно выяснять, почему высшие отделы нервной системы отдают команду организму лишь только в отдельные моменты. Например, одна из таких команд – «побежали». Затем бег происходит уже без ее участия.

Ученые выяснили, что секрет ходьбы и бега кроется в строении наших конечностей. Поэтому будущие роботы уже не будут применять сверхсложные вычисления, чтобы сделать еще один шаг, при этом тщательно анализируя различные детали.

Для сравнения можно сравнить сложный, напичканный электроникой беспилотник и дротик для дартса, который имеет вроде бы на первый взгляд простую конструкцию, но которая, тем не менее, стабилизирует полет. Теперь ученым предстоит выяснить, за счет чего конструкция наших нижних конечностей обеспечивает оптимальное движение, при котором требуется минимальное вмешательство и контроль нервной системы.

Ученые предложили рассматривать шагающую ногу, как своеобразный перевернутый маятник, у которого центром опоры служит земля, а грузом – человеческое тело. При беге решено было прибавить к этой системе пружинную составляющую. Такая модель позволяет контролировать движение при помощи ограниченного набора видоизменяемых параметров, в которые входят размер шага, его длительность и высота подъема ноги. Были проведены ряд исследований, которые доказали, что подобная модель очень похожа  на процесс бега и ходьбы.

Но есть и некоторые трудности. Например, ученым до сих пор не удалось, даже используя компьютерные модели, приблизиться к естественному переходу от ходьбы к бегу. В этот момент в искусственно созданной системе наблюдается потеря стабильности. Если применить такую систему применительно к роботу, то он бы в момент перехода от ходьбы к бегу каждый раз будет терять равновесие и падать.

Но, кажется, ученым из Германии удалось разгадать секрет перехода. Рассмотрев ходьбу  и бег, они выявили, что эти движения имеют зоны нестабильности и стабильности. Движение происходит в зоне стабильности. А вот ограниченное во времени нахождение в зоне нестабильности возможно в момент перехода. Для того чтобы представить этот принцип в действии, вообразите себе шарик, находящийся на дне впадины в спокойном состоянии. Но при беге этому шарику надо попасть в другую впадину, поэтому ему приходится проскакивать при «перевале» между ними нестабильное состояние. Как только он попадает в новую впадину, он опять приходит в стабильное состояние. Но правда, сравнение с шариком несколько некорректно, так как при ходьбе дополнительной энергии для выведения системы из равновесия не требуется. Теперь ученым предстоит узнать, как именно конструкция наших ног обеспечивает эти переходы, как изменяются в это время параметры и, что происходит в это время.

VN:F [1.7.5_995]
Rating: 0.0/10 (0 votes cast)

Популярность: 4% [?]


Что еще полезного о ходьбе?

Читайте также:

Оставить комментарий

Я не робот!