Roboter med strutsebein

Framtidas roboter kan lære å løpe av strutsen. Australske forskere har analysert fotarbeidet til disse langbeinte fuglene, og funnet ut hvorfor de løper dobbelt så fort som mennesker.

Publisert

Struts absorberer mer bevegelsesenergi i elastiske sener ved hvert fraspark.

Dette er forklaringen på hvorfor strutser er raskest til beins av alle fugler, har Jonas Rubenson fra University of Western Australia funnet ut.

Veddeløpsfugl

Strutser og mennesker har en lang felles historie. 60 000 år gamle eggeskall fra struts med inskripsjoner er funnet i sandsteinen nær elva Verlorenvlei i Sør-Afrika.

Men selv om både egg, kjøtt, fjær og skinn har gitt mennesker næring og glede opp gjennom årtusener, er det løpedyret strutsen som har fanget forskernes interesse.

Struts løper over velden i Sør-Afrika. (fra video) Foto: Nicor, Wikimedia Commons, se lisens)
Struts løper over velden i Sør-Afrika. (fra video) Foto: Nicor, Wikimedia Commons, se lisens)

En struts i fullt tosprang over den sørafrikanske velden er et syn. De lange beina går som trommestikker, og dyret raser fram over det gulsvidde gresset med toppfart på 70 kilometer i timen.

Hvorfor er strutsen så rask at drevne ryttere fortsatt saler den for veddeløp i Sør-Afrika?

Rubenson og kollegene hans hadde noen teorier, og ville prøve dem ut på fem strutser fra en lokal farm.

Rask fugl i langsom kino

Struts med refleksbilder festet til leddene for videoanalyse. (Foto: Jonas Rubenson)
Struts med refleksbilder festet til leddene for videoanalyse. (Foto: Jonas Rubenson)

Strutsene ble trent i noen dager, og utstyrt med spesielle refleksbrikker festet til ledd i fot og bein. Disse skulle gjøre det lettere å registrere bevegelsene på film.

Forskerne trengte også et annet dyr å sammenligne med. De valgte sin egen art: homo sapiens.

Mennesker veier omtrent like mye som en struts, rundt 70 kilo. Men beinkonstruksjonen er en helt annen, og toppfarten under halvparten, rundt 30 kilometer i timen.

Fem veltrente menn rundt 25 år ble valgt ut, og utstyrt med samme refleksbrikker som strutsene.

Så startet de nattlige forsøkene på en 50 meter lang løpebane utstyrt med en trykkføler som registrerte frasparkene.

Opptak ble gjort i kunstlys med langsom film, 200 bilder i sekundet, det vil si åtte ganger langsommere enn virkeligheten. Bevegelsene til refleksbrikkene ble matet fra videoopptakene inn i et dataprogram for analyse.

Elastisk ledd

Den viktigste forskjellen mellom et strutsebein og et menneskebein ligger i leddet mellom knoklene i mellomfoten og tærne .

Hos strutsen sitter det halvveis opp på beinet, og har lengre og mer elastiske sener. Strutsen løper med andre ord på tærne.

Når strutsen løper, tar elastikken i mellomfotleddet opp bevegelsesenergien.

Akkurat som når en strikk blir sluppet igjen, omsettes kraften i ny bevegelse når foten sparker fra. Dermed bruker strutsen mindre energi enn mennesket.

Tryggere enn å ri: Struts som trekkdyr, fra Jacksonville, Florida. (Ukjent fotograf)
Tryggere enn å ri: Struts som trekkdyr, fra Jacksonville, Florida. (Ukjent fotograf)

Forskerne tror at de nye kunnskapene kan være nyttige når ingeniørene skal utvikle bein for roboter eller avanserte beinproteser for mennesker.

Ved å etterligne strutsen kan slike kunstige bein bruke mindre energi.

Referanse/lenke:

Jonas Rubenson, David G. Lloyd, Denham B. Heliams, Thor F. Besier and Paul A. Fournier: Adaptations for economical bipedal running: the effect of limb structure on three-dimensional joint mechanics, Interface, Journal of The Royal Society, doi:10.1098

Strutser løper over velden i Sør-Afrika (video)