नए मॉडल में चीतों में उच्च गति आंदोलन की खोज की जा रही है, जो हमें पैर वाले रोबोट के करीब ला रहा है

चीता सबसे तेज़ जमीनी स्तनधारी हैं, लेकिन हमें अभी तक यह नहीं पता है कि वे इतनी तेजी से क्यों चलते हैं। हमें पता है कि वे कैसे चलते हैं, जैसे कि उनकी सबसे तेज़ गति पर “गैलोपिंग” गैट का उपयोग, और उनके पास दो अलग-अलग प्रकार की “उड़ान” होती है। पहली में उनके अग्रभाग और पीछे के पैर शरीर के नीचे होते हैं और इसे “एकत्रित उड़ान” कहा जाता है, जबकि दूसरे में उनके अग्रभाग और पीछे के पैर फैले हुए होते हैं और इसे “विस्तारित उड़ान” कहा जाता है।

विस्तारित उड़ान चीतों को उच्च गति तक पहुंचाने के लिए जिम्मेदार है, लेकिन यह कितनी तेजी से होता है यह जमीनी बलों और विशिष्ट परिस्थितियों पर निर्भर करता है। चीता उड़ान के दौरान अपनी रीढ़ की हड्डी में भी उल्लेखनीय गति दिखाते हैं क्योंकि वे एकत्रित और विस्तारित मोड में मोड़ने और फैलाने के बीच वैकल्पिक होते हैं, और यह उच्च गति वाली लोकोमोशन की अनुमति देता है। इसके बावजूद, हमें अभी तक इन क्षमताओं के लिए जिम्मेदार गतिविधियों के बारे में बहुत कुछ नहीं पता है।

जानवरों में चलने के चरण

नागोया प्रौद्योगिकी संस्थान, जापान में डॉ. तोमोया कमिमुरा बुद्धिमान यांत्रिकी और लोकोमोशन में माहिर हैं।

“सभी जानवरों की दौड़ में एक उड़ान चरण और एक मुद्रा चरण शामिल होता है, जिसमें प्रत्येक चरण के लिए अलग-अलग गतिविधियाँ होती हैं,” डॉ. कमिमुरा बताते हैं।

उड़ान चरण में सभी पैर हवा में होते हैं और पूरे शरीर का केंद्र बलिस्टिक गति प्रदर्शित करता है। मुद्रा चरण के दौरान, जमीनी प्रतिक्रिया बल शरीर द्वारा पैरों के माध्यम से अवशोषित किए जाते हैं।

“इस तरह की जटिल और हाइब्रिड गतिविधियों के कारण, अवलोकन केवल जानवरों की दौड़ गतिविधियों के तंत्र को खोलने में हमें इतनी दूर तक ले जा सकता है,” डॉ. कमिमुरा जारी रखते हैं।

कंप्यूटर मॉडलिंग से जानकारी मिलती है

जानवरों की गैट और रीढ़ की हड्डी की गति के गतिशील परिप्रेक्ष्य को बेहतर ढंग से समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने सरल मॉडल के साथ कंप्यूटर मॉडलिंग पर भरोसा किया है, और यह बहुत सफल रहा है।

उस ने कहा, गैलोपिंग के दौरान होने वाली उड़ान और रीढ़ की हड्डी की गति के प्रकारों का अध्ययन करने वाले अध्ययनों की कमी है, इसलिए शोध दल ने वैज्ञानिक रिपोर्ट में प्रकाशित एक अध्ययन किया, जिसमें एक सरल मॉडल का उपयोग किया गया था जो ऊर्ध्वाधर और रीढ़ की हड्डी की गति की नकल करता है।

टीम के अध्ययन में एक दो-आयामी मॉडल शामिल था जिसमें दो कठोर शरीर और दो भारहीन बार शामिल थे, जो चीते के पैरों का प्रतिनिधित्व करते थे। शरीर एक जोड़ से जुड़े हुए थे, जो रीढ़ की हड्डी की मोड़ गति की नकल करता था, और एक टॉर्शनल स्प्रिंग। टीम ने आगे और पीछे के पैरों को समान गतिविधि भूमिकाएं सौंपीं।

टीम ने मॉडल के शासित गति के सरलीकृत समीकरणों का समाधान किया, जिसके परिणामस्वरूप छह संभावित आवर्ती समाधान हुए, जिनमें से दो चीते की तरह दो अलग-अलग उड़ान प्रकार की तरह थे, और चार केवल एक उड़ान प्रकार की तरह थे, चीते की तरह नहीं। ये जमीनी प्रतिक्रिया बलों से संबंधित मानदंडों पर आधारित थे, जो समाधानों द्वारा प्रदान किए गए थे।

मानदंड को तब मापा गया चीता डेटा के साथ सत्यापित किया गया, और टीम ने पाया कि वास्तविक दुनिया में चीते की गैलोपिंग रीढ़ की हड्डी के मोड़ के माध्यम से दो उड़ान प्रकारों के लिए मानदंड को संतुष्ट करती है।

इसके परिणामस्वरूप, शोधकर्ताओं को चीतों की गति के बारे में ताज़ा जानकारी मिली। आवर्ती समाधानों से यह भी पता चला कि घोड़े की गैलोपिंग में एकत्रित उड़ान शामिल होती है, जो रीढ़ की हड्डी की सीमित गति के परिणामस्वरूप होती है, जिसका अर्थ है कि चीतों द्वारा हासिल की गई अत्यधिक उच्च गति विस्तारित उड़ान और रीढ़ की हड्डी के मोड़ के परिणामस्वरूप होती है।

“जबकि जानवरों की प्रजातियों के बीच उड़ान प्रकारों में यह अंतर के कारण अभी भी अस्पष्ट है, हमारे निष्कर्ष चीतों में उच्च गति वाली लोकोमोशन के अंतर्निहित गतिशील तंत्र की समझ को बढ़ाते हैं। इसके अलावा, वे भविष्य में पैर वाले रोबोट के यांत्रिक और नियंत्रण डिजाइन में लागू किए जा सकते हैं,” डॉ. कमिमुरा कहते हैं।