Копыто зааненской козы подсказало идею гусеничного агробота для крутых склонов
Транспортные сельхозмашины склонны к заносу во время движения по холмистой и гористой местности, что серьезно ограничивает их проходимость. В поисках решения ученые обратились к строению козьего копыта зааненских коз, которые любят взбираться по горным склонам. И это не первый случай, когда для сельхозтехники заимствуют копыта или лапы животных.
🔹
Гусеницы или шины — единственные компоненты сельхозтехники, соприкасающиеся с землей, их структура и рисунок тесно связаны с их сильной адгезией и высокой тягой. В целях оптимизации неоднократно заимствовались выдающиеся способности животных.
Например, для лучшего прохождения машины в рисовом поле по влажной почве китайские исследователи разработали бионическое «рисовое колесо», используя кривую поверхности коровьего копыта в качестве бионического прототипа, что значительно улучшило тяговые характеристики транспортного средства на рисовом поле.
В другой работе китайских ученых для пустынной техники были разработаны четыре бионических шагающих колеса с низкой вибрацией, имитирующие структуру и положение лап страуса во время ходьбы, что эффективно снизило сопротивление почвы и возмущение песка, а также улучшило тяговые характеристики шагающих колес.
Основываясь на характеристиках стопы северного оленя, также китайскими исследователями создан бионический ребристый элемент протектора и бионический неребристый элемент протектора, которые обладают превосходными противоскользящими свойствами.
Разработки, основанные на принципе бионики, это важные и эффективные средства улучшения характеристик сцепления частей транспортного средства, соприкасающихся с землей, путем применения характеристик биологической структуры животных к структурному проектированию частей транспортного средства, соприкасающихся с землей.
Данные собранные в исследовании международной группы ученых из Китая и Пакистана (Хэнаньский университет науки и технологий, Цзилиньский университет, Китай; Университет Ва, Пакистан), показало, что некоторые функциональные части копыт, развитые зааненскими козами, могут адаптироваться к неструктурированной среде, демонстрируя сильную адгезию и проходимость.
Ученые провели система анализа походки QTM для сбора трехмерных силовых изменений походки козы и нижней части копыта под несколькими наклонами. Давление функциональных частей регистрировалось тонкопленочными датчиками давления, а изменения вертикальной GRF и VI функциональных частей анализировались для выявления наиболее значимых функциональных частей.
Результаты показывают, что с увеличением наклона наиболее значительный эффект устойчивости оказывает правое переднее копыто с самым большим коэффициентом сцепления. Поэтому внутренний кончик правого переднего копыта козы будет использован в качестве прототипа для разработки для проектирования и оптимизации бионических моделей, применяемых в сельскохозяйственных гусеничных машинах. Конкретно в этом исследовании он обеспечит теоретическую основу для проектирования и оптимизации структуры шаблона бионического гусеничного робота.
По статье группы авторов (Фу Чжан, Синьюэ Ван, Сяхуа Цуй, Юбо Цю, Шуай Тэн, Шаукат Али, Санлин Фу), опубликованной в журнале Agriculture 2024 на портале MDPI.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
