VIDÉO : Un nouveau dispositif de saut pourrait aider les gens à sauter vers d’autres planètes

Le nouveau dispositif de saut peut aider les gens à découvrir d’autres planètes en sautant.

Les scientifiques disent avoir créé un appareil qui peut sauter de n’importe quel animal ou machine mécanique, que ce soit sur terre ou dans l’espace.

Le sauteur est capable d’atteindre la plus haute hauteur de gravité au sol – environ 100 pieds (30 mètres) – de tous les sauteurs conçus ou biologiques jusqu’à présent.

Développé par Elliot Hawkes, professeur d’ingénierie à l’UC Santa Barbara, et ses collègues, il représente une nouvelle approche de la conception d’appareils de saut et favorise une compréhension du saut comme moyen de se déplacer.

Les applications de mise à jour peuvent voir des robots sauteurs qui peuvent atteindre des endroits que seuls les robots volants atteignent actuellement. Les avantages seraient plus prononcés en dehors de la Terre : les robots sauteurs pourraient se déplacer efficacement à travers la Lune ou les planètes.

“La motivation est venue d’une question scientifique”, a déclaré Hawkes, qui, en tant que robot, essaie de comprendre de nombreuses façons possibles pour une machine de naviguer dans son environnement. “Nous voulions comprendre les limites des cavaliers construits.”

Bien que des siècles et des décennies de recherche aient été menées sur les sauteurs biologiques, principalement sur les sauteurs mécaniques bio-inspirés, il a déclaré que les deux axes de recherche étaient quelque peu séparés.

“Il n’y a pas eu d’étude qui compare et oppose les deux et comment leurs limites diffèrent – si les sauteurs construits sont vraiment limités par les mêmes lois que les sauteurs biologiques”, a déclaré Hawkes.

Une étude publiée dans la revue Nature explique comment les scientifiques ont pris ces connaissances et conçu un sauteur, contrairement aux sauteurs biologiques – ce ressort est presque 100 fois plus grand qu’un animal. De plus, ils ont développé un nouveau ressort conçu pour maximiser son stockage d’énergie par unité de masse.

Dans leur ressort de compression à tension hybride, les arcs de compression en fibre de carbone sont comprimés, tandis que les bandes de caoutchouc sont étirées en tirant un cordon enroulé autour d’un axe motorisé. L’équipe a découvert que joindre les bords des arcs vers l’extérieur avec du caoutchouc tendu au milieu améliorait également la résistance du ressort.

Le nouveau dispositif de saut peut aider les gens à sauter par-dessus d’autres planètes. (Dean Murray / Zenger)

“Étonnamment, le caoutchouc rend le ressort du ressort de compression plus fort”, a déclaré Hawkes. “Vous pouvez compresser encore plus le ressort sans le casser.”

Le sauteur est également conçu avec un mécanisme de verrouillage léger et minimaliste qui libère de l’énergie pour le saut et est aérodynamique, avec les jambes pliables pour minimiser la résistance de l’air pendant le vol.

Dans l’ensemble, ces caractéristiques de conception vous permettent d’accélérer de 0 à 60 miles par heure à 9 mètres par seconde – une force d’accélération de 315 g – et d’atteindre une hauteur d’environ 100 pieds dans les démonstrations des scientifiques.

Dans le cas des sauteurs motorisés, selon l’étude, on est “proche de la limite de la hauteur de saut avec les matériaux actuellement disponibles”.

Cette conception et la capacité de franchir les limites des conceptions biologiques constituent la base pour transformer le saut en une forme efficace de mouvement de la machine. Les robots sauteurs pourraient atteindre des endroits que seuls les robots volants peuvent atteindre pour le moment.

Les avantages seraient plus prononcés en dehors de la Terre : les robots sauteurs peuvent se déplacer efficacement sur la Lune ou les planètes sans avoir à faire face à des obstacles à la surface, et accéder à des fonctionnalités et des perspectives que les robots basés sur le terrain ne peuvent pas atteindre.

“Nous avons calculé que l’appareil devrait sauter à 125 mètres au-dessus de la lune lorsqu’il saute d’un demi-kilomètre vers l’avant”, a déclaré Hawkes, soulignant que la gravité est 1/6 de celle de la Terre et qu’il n’y a pratiquement aucune résistance de l’air. . “Ce serait un pas de géant pour les sauteurs d’ingénierie.”

Les systèmes biologiques ont longtemps été les premiers et les meilleurs modèles de mouvement, et cela est particulièrement vrai du saut, que les scientifiques ont défini comme “un mouvement créé par les forces exercées par le sauteur au sol tout en maintenant une masse constante”. De nombreux cavaliers d’ingénierie se sont concentrés sur la duplication des conceptions proposées par evolution et c’est un excellent résultat.

Cependant, les éléments qui créent le saut dans le système biologique peuvent limiter les systèmes conçus, a déclaré Charles Xaio, Ph.D. candidat au laboratoire Hawkes.

Le nouveau dispositif de saut peut aider les gens à sauter par-dessus d’autres planètes. (Dean Murray / Zenger)

“Les systèmes biologiques ne peuvent que sauter autant d’énergie qu’ils peuvent produire en un seul coup de muscle”, a déclaré Xaio. Ainsi, le système est limité par la quantité d’énergie qu’il peut libérer pour pousser le corps hors du sol, et le sauteur ne peut sauter que si haut.

Et s’il était possible d’augmenter la quantité d’énergie disponible ? Conçus pour les sauteurs, il y a : Ils peuvent utiliser des moteurs de collision ou de rotation pour faire de nombreux coups, multipliant la quantité d’énergie qu’ils peuvent stocker dans leur ressort. Les chercheurs ont appelé cette capacité « multiplication », que l’on retrouve dans les pulls de toutes formes et de toutes tailles.

“Cette différence entre la production d’énergie des sauteurs biologiques et techniques signifie que les deux devraient avoir des conceptions très différentes pour maximiser la hauteur de saut”, a déclaré Xiao. Les animaux doivent avoir un petit ressort – suffisant pour stocker une quantité relativement faible d’énergie d’un seul coup – et une grande masse musculaire. En revanche, les cavaliers conçus doivent avoir le plus grand ressort possible et le plus petit moteur possible.

Dans cette étude, des études ont également été menées par Christopher Keeley et Matthew R. Begley à l’UCSB; Richard-Alexandre Peloquin et Morgan T. Pope de Disney Research et Günter Niemeyer de Caltech.

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