Pohyb pavouka - Arachnid locomotion
Arachnidova lokomoce je různými prostředky, kterými pavoukovci chodí, běhají nebo skákají; využívají více než svalové kontrakce a používají další metody, jako je hydraulická komprese . Další adaptací pozorovanou zejména u větších pavoukovitých variant je začlenění elastických pojivových tkání .
Hydraulika
U většiny pavoukovců působí hydraulická komprese jako primární prostředek pro prodloužení v několika kloubech kloubů dolních končetin, konkrétně v kloubech stehenní kosti a čenichu a holenní kosti-metatarzu nebo ve druhém a třetím kloubu nohy. Namísto krve se hemolymfa používá k pohybu živin uvnitř pavoukovce a má sekundární funkci působit jako hydraulická kapalina. Když je hemolymfa stlačena tělem pavoukovce, působí kompresní silou kanály v končetinách, které způsobují jejich prodloužení. Tento pohyb je poté vyvážen flexorovým svalem, který podle potřeby zatahuje klouby nohou. Díky hydraulice, která se používá k prodloužení, je flexorový sval schopen být výrazně větší, než by bylo jinak možné, aniž by to ovlivnilo velikost nebo hmotnost. Měřitelná změna objemu těla jádra může nastat během období vyššího stlačení nohou, protože dutiny těla se smršťují, aby se dosáhlo natlakování v konkrétních nohách. Kromě normální chůze pavoukovce se v některých variantách používají extrémně vysoké tlaky jako prostředek ke skákání, pohonu zadních nohou a umožnění mnohem většího a náhlého pohybu.
Pružiny
Ve větších variantách pavoukovců, jako jsou tarantule a chlupatí pouštní pavouci, je dalším mechanismem používaným pro pohyb pružný sklerit . Tyto sklerity jsou polotuhé konektory mezi segmenty nohou, které umožňují skladování a výdaje potenciální energie. Používá se jako doplněk nebo ve spojení s hydraulikou běžně používanou v těchto kloubech, což umožňuje přenášení větší váhy, rychlejší a náhlý pohyb v kombinaci s již výrazným flexorovým svalem působícím v těchto kloubech, stejně jako jemné ovládání motoru se sníženým náhlým narušením průtoku hemolymfy. Bylo zjištěno, že při vyšší kompresi kloubu se tuhost skleritu významně zvyšuje, což znamená podporu i mimo normální napětí.
Vliv na biomimetický design
Hydraulická lokomoce v pavoukovcích působila jako inspirace pro mnoho moderních biomimetických konceptů v robotice určených pro použití lidmi nebo s lidmi, zejména v oblasti měkké robotiky . Použití hydrauliky v robotických kloubech je zaměřeno na nahrazení silnější povahy moderní robotiky s pasivnějším systémem vyvinutým v měkkém ovládání. Těmito inspirovanými konstrukcemi lze dosáhnout různých forem ovládání a přenosu síly, včetně účinků otáčení, zvedání a dokonce tlumení . Pasivní povaha použitých hydraulických a elastických extensorových mechanismů našla uplatnění v protetických projektech zaměřených na pomoc kloubům oslabeným věkem nebo nemocí.
Sekrece tekutin
Další metodou, kterou používají někteří pavoukovci ke zlepšení lokomoce, je vylučování tekutin, charakterizovaných hydrofobním účinkem , polštářky na koncích jejich nohou, které jsou v kontaktu s povrchem chůze. Ukázalo se, že pavoukovec je schopen selektivně používat adhezivní tekutinu, což znamená, že se může rozhodnout, že nebude vylučovat tekutinu za určitých okolností, kdy by to bylo neoprávněné, například za vlhkých podmínek. Použití tekutin umožňuje pavoukovci lepší trakci prostřednictvím zlepšené smykové síly jak pro standardní lokomoce, tak i pro náhlé pohyby, jako je skákání a skákání.
Výzvy v modelování
Modelování hydraulického systému používaného pavoukovci bylo v minulosti výzvou kvůli rozsahu a složitosti. Zjednodušené modely zaměřené na jednotlivé klouby a průtokové kanály pomocí moderního zobrazování, jako je Micro-CT , umožnily matematické výrazy tlaku a průtoku působícího na klouby. Vizualizace toku hemolymfy v malých tělech přímo byla obtížná kvůli omezením rozlišení a nedostatku kontrastu způsobujícího nerozeznání tekutin a měkkých tkání, ale byly použity techniky používající kombinaci injikovaných mikrobublin jako stopovacích látek v kontrastu hemolymfy a synchrotronového rentgenového záření jejich sledování.