Biomecánica

Las serpientes se mueven como ondas

Un equipo de investigadores documenta la “difracción mecánica”, el mecanismo por el que estos animales esquivan los obstáculos y toman nuevas direcciones, que puede servir para diseñar nuevos robots autónomos.

Una de las serpientes, durante los experimentos
Una de las serpientes, durante los experimentos Allison Carter, Georgia Tech

Las serpientes que avanzan de noche por la arena en la oscuridad del desierto suelen encontrar obstáculos como plantas o ramas que alteran la dirección en la que que se mueven. Mientras investigaban la manera en que estos animales se desplazan, un equipo de investigadores ha descubierto que existe una similitud entre la forma en que las serpientes mantienen su patrón de desplazamiento y el comportamiento de las ondas al encontrar un obstáculo.

Es el ambiente externo lo que causa el cambio de forma en el patrón de desplazamiento

En un trabajo publicado este lunes en la revista PNAS, el equipo de Perrin Schiebel describe el fenómeno como “difracción mecánica” a partir de la observación y análisis de los movimientos de ocho serpientes a las que grabaron con cámaras de alta velocidad mientras cruzaban hasta 253 veces una línea de obstáculos formada por seis palos. Lo que vieron fue que cuando estas culebras nariz de pala del noroeste (Chionactis occipitalis), que suelen vivir en los desiertos de Nevada, se encuentran con uno de los palos, se activa un mecanismo pasivo que les permite continuar, aunque con una ligera desviación.

“La idea detrás de la dinámica pasiva es que hay cambios en la forma de onda con la que se desplaza el animal que están dirigidas exclusivamente por las propiedades pasivas de sus cuerpos”, asegura Schiebel. “En lugar de enviar una señal para activar un músculo, la interacción del cuerpo de las serpientes con el ambiente externo es lo que causa el cambio de forma. Las fuerzas de los obstáculos están moviendo el cuerpo de las serpientes hacia nuevas formas”.

A partir de los datos obtenidos de la interacción de las serpientes con los obstáculos, los autores elaboraron un modelo físico que permitiera predecir su comportamiento. Y descubrieron que el agregado de los movimientos de las serpientes tenía similitudes con un patrón de difracción.

“El objetivo sería construir robots de rescate que puedan moverse en ambientes complejos”

Los investigadores creen que este trabajo permite comprender mejor estas interacciones y utilizar este conocimiento para el diseño de robots autopropulsados que puedan sortear obstáculos de forma pasiva, imitando el comportamiento de las serpientes. “Creemos que nuestros descubrimientos del papel de la dinámica pasiva en la serpiente puede facilitar nuevos diseños de serpientes robóticas que se puedan mover de forma mas fluida en ambientes complejos”, asegura Daniel Goldman, coautor del estudio. “El objetivo sería construir robots de búsqueda y rescate que puedan entrar en estos ambientes complejos y ayudar en la primera respuesta”.

Referencia: Mechanical diffraction reveals the role of passive dynamics in a slithering snake (PNAS).



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