Бурное развитие в последние годы области робототехники обусловило появление большого количества шагающих роботов, которые передвигаются на двух или четырех конечностях. Пока эти роботы передвигаются в основном в помещениях и по специально подготовленным поверхностям, но что произойдет, когда они рано или поздно все-таки выберутся в реальный мир? Роботы, как любые механические устройства, подвержены поломкам и неисправностям, основная доля которых будет приходиться на их двигательный аппарат. Биолог Мартин Гросс (Martin Gross) из университета Йены (University of Jena) в Германии и его коллеги провели ряд исследований, нацеленных на изучение того, как природа решила проблемы передвижения при различных травмах и потере конечностей живых организмов.

Естественно, что в качестве подопытных животных были выбраны собаки, древнейшие друзья человека. Выбор сделан был не случайно, ведь собаки достаточно обучаемы и общаться с ними гораздо проще, чем с другими животными. В исследованиях ученые использовали 10 высокоскоростных инфракрасных камер, которые снимали в течение двух минут времени различных собак, со всеми ногами или с отсутствующей передней или задней конечностью. Для более четкого отслеживания движений на тела собак наносились специальные отражающие свет маркеры.

"Во время экспериментов некоторые животные сбивались с однообразного ритма движения, но в большинстве случаев все проходило нормально" - рассказал Мартин Гросс. Ученые обнаружили, что собаки, потерявшие переднюю и заднюю конечности, используют совершенно различные стратегии передвижения. По мнению ученых, потеря передней ноги для собаки является гораздо более тяжелой травмой, чем потеря задней. Исследования проводились с двумя собаками, потерявшими переднюю конечность, и двумя - заднюю. Такую малочисленность группы они объясняют тем, что в Германии очень сложно найти собак-инвалидов, все задействованные собаки были с трудом найдены через Интернет.

Если у собаки отсутствовала передняя лапа, то движение задних лап превращалось в движение, кардинально отличающееся от движений здоровой собаки. В случае отсутствия задней конечности собаки, движения передних конечностей оставались неизменными. Исследователи считают, что это происходит из-за того, что вес животного распределен неравномерно, на передние лапы ложится больший вес, помимо этого влияние на движения оказывает и то, что передние лапы собака использует для торможения, а задние - для толчка.

"После проведения исследований мы узнали, как происходит движение у животных в случае отсутствия одной конечности. Теперь эти знания будут использованы для создания алгоритмов движений на основе которых будут составлены программы роботов, с помощью которых они будут передвигаться в случае поломки" - заканчивает рассказ Мартин Гросс. В дальнейшем ученые планируют провести подобные исследования используя более широкий круг видов животных и, вероятно, с привлечением людей-инвалидов.

О результатах этих исследований ученые доложили на собрании Society for Experimental Biology Annual Meeting, проходившем 1 июля 2010 года в Праге.