Zeepaardstaarten zijn bijzondere aanhangsels. In tegenstelling tot die van de meeste dieren, heeft de dwarsdoorsnede van een zeepaardjesstaart de vorm van een vierkant prisma in plaats van de gebruikelijke cilinder. Ze vergroten verder hun mystiek, zeepaardjes gebruiken hun staart niet om te zwemmen, zoals andere vissen doen, maar als gigantische vingers die worden gebruikt voor het verankeren op koraal of het vangen van smakelijke garnalen die te dichtbij zwerfdieren.
gerelateerde inhoud
- De oneven vorm van de Seahorse maakt er een stealth-wapen van
De zeepaardstaart is zo eigenzinnig dat het een aanwinst kan zijn voor robotica. Amerikaanse en Belgische onderzoekers wenden zich tot het vreemde uiteinde voor aanwijzingen over hoe ze flexibele maar krachtige grijpapparaten beter kunnen ontwerpen. Zoals ze vandaag in Science rapporteren, zouden op zeepaardjes geïnspireerde creaties toepassingen kunnen vinden in zoek- en reddingsmissies, industrie, medicijnen en meer.
Hoewel een aantal dieren grijpstaarten hebben - apen, opossums en kameleons, om er maar een paar te noemen - is de staart van de zeepaard uniek. Inlandse pantser in de vorm van skeletplaten bedekt de lichamen van zeepaardjes - inclusief staart. Ondanks de stijve materialen is de zeepaardjesstaart echter bijna net zo flexibel als de vleziger staarten van zijn tegenhangers in het land.
"De natuur maakt dingen net sterk genoeg om niet te breken en vervolgens flexibel genoeg om een breed scala aan taken uit te voeren", zegt co-auteur Ross Hatton, assistent-professor robotica aan de Oregon State University, in een verklaring. "Daarom kunnen we veel leren van dieren die de volgende generatie robots zullen inspireren."
Hatton en zijn collega's besloten met name zeepaardstaarten te bestuderen omdat ze vermoedden dat de vreemde vierkante structuur om een reden moet zijn geëvolueerd, en misschien die dieren met een aantal unieke vaardigheden doordrenkt. Om hun voorgevoel te testen, creëerden ze computermodellen en 3D-gedrukte voorstellingen van zeepaardjesstaarten die - zoals die in de natuur worden gevonden - zijn samengesteld uit 36 vierkante segmenten, die op hun beurt bestaan uit vier L-vormige platen. In het midden wordt de wervelkolom op zijn plaats gehouden door bindweefsel.
Zeepaardstaarten worden meer gebruikt om vast te pakken dan om te bewegen en zijn zowel flexibel als uniek sterk. (Video met dank aan Dominique Adriaens, UGent)Ze creëerden ook een digitaal en 3D-gedrukt model gemaakt van overlappende ronde structuren - het equivalent van hoe een zeepaardjesstaart zou worden gebouwd als deze de vorm had van de staarten van de meeste andere dieren. Hun cilindrische creatie is anders dan alles in de natuur, maar het creëren ervan gaf het team een vergelijkingspunt voor het testen van de vaardigheden van de vierkante staart.
De onderzoekers voerden experimenten uit op beide modellen waarbij ze verschillende graden van druk en vervormende druk uitoefenden. Ze ontdekten dat, terwijl de cilindrische staart wordt gladgestreken en beschadigd wordt als voldoende kracht wordt uitgeoefend, de vierkante staart vlakker wordt door de benige platen langs elkaar te laten schuiven, schade van de wervelkolom afbuigt en het de mogelijkheid geeft om meer energie te absorberen voordat het is kapot.
Deze mechanische truc geeft de staart van de zeepaardje de kracht om de kaken van sommige zogenaamde roofdieren te weerstaan, evenals de elasticiteit om snel en bijna moeiteloos terug op zijn plaats te twizzelen nadat het is opgerold. Bovendien heeft de vierkante staart in vergelijking met een cirkelvormige staart meer contactpunten met de oppervlakken waarop hij grijpt, waardoor het een handiger grijpapparaat is. De ronde staart had een groter bewegingsbereik - maar dat voordeel ging ten koste van sterkte en duurzaamheid.
Modellen van de cilindrische staart, links en de vierkante prismastaart. (Michael M Porter, Clemson University) In de handen van mensen kan een robotachtige zeepaardjesstaart een zegen zijn om veilig door nauwe spleten in het menselijk lichaam te navigeren en vervolgens een operatie uit te voeren, of om de gaten van een ingestort gebouw te verkennen en puin te verwijderen dat de redding van een slachtoffer blokkeert. Die toepassingen zijn echter waarschijnlijk nog jaren verwijderd.
Ondertussen loste het team tenminste het raadsel op waarom zeepaardjes vierkante verhalen hebben. Zoals ze in de krant opmerken, "zijn technische ontwerpen handige middelen om ongrijpbare biologische vragen te beantwoorden wanneer biologische gegevens niet bestaan of moeilijk te verkrijgen zijn."
