Как получить функциональные ноги, похожие на членистоногие, для переноски больших весов?

«Для больших размеров и масс членистоногие ноги — плохой вариант», — говорят многие, но тем не менее это всегда выглядит круто и пугающе.

Итак, основываясь на первом решении для анатомически правильной Арахны , мы собираемся принять вес 120 кг с 15 кг, распределенными на каждую ногу (с вариациями), но даже это решение по общему мнению заключалось в том, что биомеханика вопроса будет не позволяют поддерживать этот вес.

Добавьте факт хитиновых ног членистоногих, потому что да, это, вероятно, можно решить, используя обычные кости, которые просто выглядят как ноги паука, но это будет противоречить решениям Арахны.

В поисках решения для этого лучшее, что я смог найти, были эти грузовики-пауки:

Очевидно, что биомеханика сильно отличается от технологической механики (вы можете видеть эти гидравлические поршни и двигатели), тем не менее, это дало мне некоторую надежду на то, что конструкция жизнеспособна.

Кроме того, большинство изображений, которые можно найти, показывают очень длинные и тонкие ноги, что выглядит совершенно неправдоподобно и нереалистично.

Есть несколько, которые показывают более короткие, сильные и толстые ноги, как показано в первом ответе на Арахну или это

Так что, может быть, мы потеряем часть высоты и для этого часть внушительной позы по мере ее подъема, но если останется достаточно тревожных движений и формы, которые так пугают людей, этого будет достаточно.

Какие изменения и приспособления должны получить ноги, чтобы противостоять весу и ходить?

Насколько толстыми и короткими должны быть ноги, чтобы сделать их физически жизнеспособными?

Достаточно ли хитина, чтобы противостоять весу?

Или совершенно невозможно биологически очень сегментированные ноги, способные нести и перемещать такие размеры и массы?

Помните все предыдущие, некоторые из которых основаны на ответе арахны.

Я думал, что вопросов достаточно, другие вещи, такие как очень трудно думать и больше похожи на магию, так что в этом нет необходимости.

Боюсь, я не понимаю, что вы понимаете под "ноги членистоногого". В частности, ноги «тележек-пауков» на первых двух картинках гораздо больше похожи на человеческие конечности (= сочлененные стержни), чем на ноги членистоногих (= сочлененные трубки). (Забавный факт: человеческие конечности имеют то же количество суставов, что и ноги насекомых. Разница в том, что ноги насекомых представляют собой сочлененные трубки, а человеческие конечности — сочлененные стержни, то есть экзоскелет против эндоскелета.) Машины, созданные человеком, встречаются редко. использовать подход с шарнирной трубой, главным образом потому, что у нас нет возможности сделать прочные гибкие соединения между двумя трубами.
@АлексП. С ногами членистоногих я понимаю, что они выглядят как ноги членистоногих, даже если они не имеют той же функции. Но бывает и так, что мне нужно больше знаний о передвижении членистоногих.
Хитин не подходит для крупных существ (слишком мягкий по сравнению с кальциевым скелетом), а трубчатая система дыхания (трахеи) слишком неэффективна для крупных наземных существ. В каменноугольном периоде наблюдались самые большие из возможных, в атмосфере с гораздо более высоким парциальным давлением кислорода.
@a_donda есть существа с хитином, которые не используют трахеи. Вполне возможно хитин и легкие.
большим ограничением является то, как растет хитин. Хитин сбрасывается, а затем секретируется в большем размере, это означает, что организм должен быть в состоянии поддерживать себя только частью экзоскелета во время линьки.
@a_donda. «Я не уверен, как резилин и другие гибкие белки будут действовать в большем масштабе. Но если вы поиграете с соотношениями альфа-, бета- и гамма-хитина как в подвижных, так и в неподвижных частях экзоскелета, насекомые должны быть в состоянии выдержать большой вес. при сохранении подвижности», так ли это и насколько стойким может быть?
@AlexP: Как вы думаете, почему нет способа сделать гибкие соединения между трубками? На самом простом уровне закройте концы трубы и используйте те же соединения, что и для стержней (или двутавров). Потом есть, например, суставы в скафандрах, и пара минут с Google даст вам еще много примеров.
@jamesqf: Крепкие суставы. Конечно, мы можем делать соединенные трубы разными способами. Несущие швы, не очень. (И никакого обмана — ноги членистоногих представляют собой непрерывные сочлененные трубки, а не трубчатые сегменты, соединенные наподобие балок.)
@Drakio-X: можно обсудить ограничения на размер существа. Некоторые утверждают, что даже крупные членистоногие (1 м и больше) каменноугольного периода были слишком велики, чтобы выдержать их вес, а это означает, что могут быть решения для сохранения неповрежденной вентиляции, о которых мы в настоящее время не знаем или о которых можем строить предположения. Я недостаточно самоуверен, чтобы судить о точных размерах и пределах, но уверен, что вы сможете найти работу по этому вопросу. В миростроительстве махание руками не повредит :-)
Еще одна вещь, которая приходит мне на ум: создание химеры позвоночных/членистоногих сочетает в себе две совершенно разные «чертежи» с взаимоисключающими функциями не только в отношении дыхательной системы, но и всего метаболизма и жизненного цикла. Например, как он может построить кальциевый скелет и в то же время линять свой экзоскелет, или кровь, и гемоглобин, и открытую вентиляцию, или пищеварение снаружи и внутри тела, и все такое. Функции тела были бы действительно... беспорядочными. Потребовалось бы много рук (или что там еще применимо :-)) махать...
@a_donda. Ах да, о чем-то более химерическом, ответ на анатомически правильную арахну, ответ от сорванных киви, решает многие проблемы, даже сходство с человеком, кроме проблемы, о которой я сейчас спрашиваю.
@AlexP: я не понимаю, как трубчатые сегменты «обманывают». Однако вы можете рассмотреть полые трубчатые стрелы, используемые для перекачки бетона.
@jamesqf. Звучит интересно, возможное решение.
Это странно, я считаю, что на мой вопрос ответили только комментариями.
Связанный вопрос/возможный ответ: Жизнеспособны ли «амбискелеты»? .

Ответы (3)

Псевдоноги:

Я просматривал ваш вопрос, и есть один способ, которым я могу думать об этом, который имеет смысл. Мышцы, которые управляют ногами, вообще не в ногах. Все это приводится в действие противоположными сухожильными структурами с мышцами туловища. Ноги работают как у кукольника.

Сухожилия, будучи тонкими, не нуждаются в значительном снабжении воздухом или циркуляцией, так как они выполняют очень мало работы. Конечности, возможно, даже не должны быть настоящими конечностями, а должны быть выращены или созданы структуры, привязанные к месту, как искусственные ноги, и отрастают/заменяются, когда они изнашиваются/ломаются. Если вид полностью разумен, они могут быть сплетены из хитиновых полос и паучьего шелка, причем шелк обеспечивает «ниточки», которые тянут туда и сюда. Когда другой умирает, его лишние конечности могут делиться с другими.

Устраняя потребность во всей или большей части живой ткани в ногах, они могут быть чрезвычайно тонкими. Они прилегали к культе или вырастали из нее с обширными внутренними мышцами и двигались так, как ими управляет кукольник. Конечности можно было бы избить или отрезать, а если они были изготовлены, какая разница? Иди и возьми свой запасной комплект после боя, чтобы снова нормально ходить. Если бы они были подпружинены, движения могли бы даже иметь изрядную силу.

Если конечности искусственные, у вас есть несколько действительно забавных альтернатив. К ним могут быть прикреплены шипы, крючки и пилы. Конечности можно полностью заменить оружием или инструментами. Сделанная из металла, арахна могла выглядеть кибернетической или часовой.

Не говоря уже о том, что ваши арахны, скорее всего, будут мастерами-кукловодами с такими ногами. Представьте себе арахну, спрятанную в потолочной паутине, используя настоящие марионетки, бегущие по невидимой паутине, чтобы взаимодействовать или сражаться с игроками. Фальшивые скелеты, «анимированные» доспехи или танцующее оружие могли создавать целые столкновения с игроками, никогда не взаимодействующими напрямую с арахной!

это по-прежнему оставляет самую большую проблему: тонкостенная полая трубка из хитина просто недостаточно прочна, и из-за того, как она должна расти, вы не можете сделать ее достаточно толстой, чтобы выдержать вес. тонкие ноги только усугубляют ситуацию.
@John Это часть идеи здесь. Я полагаю, что конечности не обязательно должны быть такими тонкостенными. Они даже не должны быть живыми, как волосы, иначе их можно было бы полностью изготовить. Они похожи на конечности марионеток, только струны, вероятно, будут внутри конечностей (но это даже не обязательно). Они будут работать механически (даже если они будут получены биологически, какими бы средствами они ни были произведены).
Что вы собираетесь прикреплять струны, вы столкнетесь с аналогичными проблемами с любыми конечностями, которые они тоже прикрепляют.
@Джон, я представляю себе не более чем мышцу, прикрепленную к крючку / петле, прикрепленную к шелковой нити или длинной нити, похожей на сухожилие, которая проходит внутри искусственной конечности. Возможно, даже мягкая конечность, похожая на гусеницу, внутри/прикреплена к основному панцирю. О стыках и речи быть не может. «Сухожилие» при желании могло быть даже внешним, точь-в-точь как у марионетки.
Вам нужно, чтобы он двигался и прилагал достаточную силу, чтобы поддерживать конечности, вес тела поддерживается напряжением мышц в любом случае. поэтому вам нужны суставы для движения, и они должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать прилагаемые силы. Кукольник поддерживает вес куклы извне, вы строите что-то вроде протеза.
Это интересная концепция, но как тело существа могло производить ноги?
@ Drakio-X Есть несколько способов сделать это. Во-первых, конечности просто имеют очень длинные сухожильные структуры и растут как нормальные конечности. Требования кровообращения будут минимальными без мышц внутри конечности. «Сухожилия» могли быть даже внешними, сделанными из шелка, а конечность — не что иное, как взрослый экзоскелет, двигающийся как марионетка. В противном случае конечности могут быть искусственными (но с телом, разработанным для искусственных конечностей) и полностью изготовленными.

По крайней мере, вы можете сделать что-то вроде паучьих лапок.

Нужна замена хитину или хотя бы совершенно другой способ его выращивания. Что-то, что может стать толстым, но при этом быть соединенным и выдерживать вес. Ничто, выведенное только изнутри, не будет работать. Вам нужны широкие прочные независимые поверхности соединений и толстостенные трубы, чтобы выдержать вес. Сохранение мышц внутри возможно, это просто делает ноги очень толстыми. Лучше всего подойдет скелет, выращенный внутри, но только покрытый оболочкой из живых клеток, подобно тому, как растет дерево или чешуя, но все еще полый внутри. Хитин все еще может работать для этого, но он должен расти как дерево или кость, а не теряться, потому что он должен быть толстым. С инженерной точки зрения мы обычно не строим таким образом, но это возможно, в природе есть полые несущие соединения, это просто сложно и редко. Что вы теряете, так это подвижность суставов, суставы в конечном итоге становятся гораздо менее гибкими, чем то, чего можно достичь с полностью внутренним скелетом. К счастью, в движении паучьей лапки не так много подвижности, так что вы все равно можете сделать так, чтобы ноги работали. Кожа внешней ткани также не будет работать в суставах, вам все равно нужно больше места для чего-то вроде связок, чтобы поддерживать широкие независимые суставные поверхности. Можно сделать что-то, внешне похожее на толстоногого паука с опухшими суставами, но по сути нужно выкинуть все паучье, кроме общего макета, и начать с нуля прорабатывать биомеханику. Кожа внешней ткани также не будет работать в суставах, вам все равно нужно больше места для чего-то вроде связок, чтобы поддерживать широкие независимые суставные поверхности. Можно сделать что-то, внешне похожее на толстоногого паука с опухшими суставами, но по сути нужно выкинуть все паучье, кроме общего макета, и начать с нуля прорабатывать биомеханику. Кожа внешней ткани также не будет работать в суставах, вам все равно нужно больше места для чего-то вроде связок, чтобы поддерживать широкие независимые суставные поверхности. Можно сделать что-то, внешне похожее на толстоногого паука с опухшими суставами, но по сути нужно выкинуть все паучье, кроме общего макета, и начать с нуля прорабатывать биомеханику.

Еще одна вещь, которую вы не можете получить, - это широкий паук, похожий на растопыренность, ноги нужно держать близко к телу, чтобы уменьшить нагрузку на них, больше похоже на ваше нижнее изображение. Но обратите внимание, что на вашем изображении верхние сегменты ног слишком тонкие, поэтому вы не можете просто использовать его как есть.

На самом деле... Хитин может помочь.

«Традиционный» хитин (хитин, присутствующий в настоящее время в пауках, с которыми мы знакомы) может быть не в состоянии нести такой вес, если вы просто увеличите масштаб животного (я не буду вдаваться в подробности характеристик организма и закона квадрата-куба, потому что на него уже был дан ответ в вопросе "Анатомически правильная Арахна", который вы упомянули, и уже был рассмотрен в комментариях и других ответах. Итак, давайте сосредоточимся на материале ноги. Хитин бывает разных вкусов. На самом деле животное

может сочетать хитин с другими веществами, чтобы сделать его очень прочным или очень гибким:

https://en.wikipedia.org/wiki/Артропод_экзоскелет

«Как правило, экзоскелет будет иметь утолщенные участки, в которых хитин укреплен или усилен такими материалами, как минералы или затвердевшие белки».

Обычно минеральные кристаллы, в основном карбонат кальция, откладываются среди молекул хитина и белка в процессе, называемом биоминерализацией.

«Обычно» биоминерализация происходит с карбонатом кальция. Но что, если ваш паук использует другой компонент? например железо.
И на самом деле это не фантастика. У морских улиток есть зубы, которые укрепляют хитин оксидом железа и создают «самый прочный материал на земле» (органически созданный), согласно этой статье:

https://www.livescience.com/49844-limpet-teeth-strongest-natural-material.html

Волокна зубов выдерживали тяговое усилие, эквивалентное пряди спагетти, поднимающей 3000 мешков сахара, что эквивалентно примерно 3300 фунтам (1500 кг).

И затем суставы:

стандартное сочленение паучьей ноги показано на рисунке:
https://www.researchgate.net/figure/Fig1-ASketch-of-a-spider-leg-showing-all-segments-joints- Without-extensor-muscles_fig1_221779105 С точки зрения конструкции шарниры представляют собой слабое место. Таким образом, существу может потребоваться дополнительное укрепление суставов (сделанное из того же хитина на основе железа):
Эскиз ноги паука

введите описание изображения здесь

Хитиновое усиление в трубках должно быть очень хорошо герметизировано, чтобы избежать утечки жидкости, и может напоминать сочленения в экзоскелетах крабов.

за исключением того, что сила передается всего на несколько миллиметров суставной поверхности, помните, что нога членистоногих по сути представляет собой трубку со сложными изгибами. И его нельзя вырастить очень густым из-за проблемы линьки и геометрии поверхности, растущей только с одной стороны. дело не столько в прочности хитина, сколько в геометрии хитина.
Я отредактировал ответ, чтобы включить это.
это не помогает, это хорошее дополнение, но не решает проблему площади поперечного сечения. вы пытаетесь удержать вес крупного человека на чем-то меньшем, чем трубка в центре рулона бумажных полотенец. чтобы быть ясным, даже стали было бы трудно поддержать это.
Это хорошая информация, но у меня все еще есть проблема с силой мышц и пространством, которое они должны выполнять.
Как получить функциональные ноги, похожие на членистоногие, для переноски больших весов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v