Роботы, танцующие с обручем: решение непонятого физического явления

Кто бы мог подумать, что простая школьная игра, такая как хула-хуп, может стать предметом передовых исследований в области физики? Команда исследователей из Нью-Йоркского университета (NYU) использовала роботов, чтобы разгадать тайны движений, которые заставляют вращаться круг. Результаты опубликованы в престижном журнале ПНАСне только объясняют этот феномен, но и обещают открыть новые направления в таких областях, как инженерия и робототехника.

Почему танец с обручем так интригует физиков?

Доцент Лейф Ристроф, координатор исследования, признает, что эта тема необычна для академических исследований, но именно это делает результаты еще более интересными.

«Мы были удивлены, обнаружив, что такое популярное, веселое и полезное занятие, как танцы с обручем, не изучалось даже на базовом уровне физики», — объяснил он.

Целью исследования было ответить на ключевые вопросы о том, какие движения тела и формы заставляют двигаться круг. Чтобы проверить теории, команда создала серию роботов-хулахуперов, используя 3D-печать для изготовления моделей различных форм и размеров. Эти роботы были созданы для того, чтобы соревноваться в поддержании вращения круга, и результаты были потрясающими.

В первоначальных экспериментах простые цилиндры не могли поддерживать движение круга. Конусы, независимо от того, тяжелее ли они сверху или снизу, показали себя несколько лучше, но настоящий прорыв произошел, когда исследователи представили более сложные формы. Роботы с «изогнутой» талией, похожей на песочные часы или гиперболоид, продемонстрировали лучший баланс и вращательную устойчивость.

Какое отношение это исследование имеет к реальному миру?

Хотя это может показаться простым любопытством, исследование имеет более глубокие последствия, чем простое понимание игры. Движения, задействованные в танце с обручем, могут быть применены для разработки более эффективных роботизированных систем, способных использовать вибрации для выработки энергии или повышения точности промышленных процессов.

Кроме того, результаты также объясняют, почему некоторые люди кажутся более искусными, чем другие, в поддержании движения по кругу. По мнению профессора Ристрофа, форма тела играет ключевую роль. Люди с четко выраженной талией или изогнутыми бедрами имеют естественное преимущество, поскольку эти особенности способствуют стабильности движения. Однако хорошая новость заключается в том, что независимо от формы тела каждый может научиться пользоваться обручем, хотя некоторым потребуется больше практики.

Выводы: роботы, физика и будущее техники

Исследование команды Нью-Йоркского университета показывает, как, казалось бы, простое занятие может стать ценным источником информации для науки и техники. Анализируя движения, которые поддерживают танец с обручем, исследователи не только объяснили неправильно понимаемое физическое явление, но и определили практические применения, которые могут произвести революцию в робототехнике и промышленной инженерии.

Поэтому в следующий раз, когда вы увидите, как кто-то танцует с обручем, помните, что за этим, казалось бы, детским занятием стоит сложная и увлекательная наука. Кто знает? Возможно, роботы ближайшего будущего будут использовать открытые здесь принципы, чтобы помочь нам в повседневной жизни.