Каков был бы наилучший дизайн для универсальной гуманоидной ноги, но в то же время довольно хорошей во всех функциях (универсальная нога)?

это зависит от того, что вы хотите, чтобы нога делала

Вам нужна энергосберегающая и быстрая пара ног, которая позволяет человеку бегать и ходить с максимальной энергоэффективностью. Мой ответ на это — изучить ноги бескилевых, особенно страусов.

Видите ли, ключ к тому, почему у страусов энергосберегающие ноги, кроется не только в самом строении скелета, но и в строении мышц: абсолютное большинство мышц ног страуса расположено в верхней части его ног, ближе к телу, в то время как абсолютное большинство движений в нижних отделах зависит от сухожилий, отходящих от этих мышц . Для лучшего сравнения вот насколько наше расположение мышц отличается от их:

Эта ассоциация эластичных сухожилий позволяет им терять минимальную кинетическую энергию во время движения, особенно во время бега, в то время как расположение мышц обеспечивает максимальное облегчение конечностей ноги и, следовательно, требует меньше энергии для движения. Соедините это с их фирменными 2 пальцами, которые обеспечивают необходимую тягу, не переусердствуя (я искренне не мог точно понять, почему именно 2 пальца лучше всего, просто это, по-видимому, так), и вы получили самую близкую к идеальной ноге вещь для максимальная эффективность. Остальная часть работы будет заключаться в том, чтобы обеспечить этим ногам пространство, необходимое для закрепления всех этих мышц. Возможно, вы захотите изменить форму бедер ваших гуманоидов.

ОДНАКО у страусиной ноги есть еще одно существенное отличие, и именно здесь я жалуюсь на конструкцию их ног: насколько мне известно, страусы — самые быстрые и энергоэффективные двуногие бегуны в животном мире, но вы знаете, чего они не могут. делать, даже если от этого зависела их жизнь? Поднимитесь на дорогую жизнь. В дополнение к минимизации мышечной массы в области голени и максимальному использованию гибких сухожилий в этих конечностях, чтобы свести к минимуму потерю кинетической энергии, у бегающих существ, таких как лошади и страусы, есть еще одна ключевая адаптация: сведение к минимуму боковых движений суставов посредством ассоциации. связок. Вот цитата из ссылки, которую я разместил:

Широкий диапазон движений в суставах позволяет людям лазить по деревьям или танцевать балет, но эта гибкость имеет свою цену. Когда мы бежим, мышечная сила используется для движения вперед, а также для предотвращения боковых движений суставов, тем самым увеличивая наши потребности в энергии на заданном расстоянии. Я подозревал, что у страусов более эффективный подход.

Животные, которым это не нужно и которые большую часть времени не могут карабкаться на что-либо из-за того, что они живут в преимущественно равнинных регионах, где одна из единственных реальных стратегий выживания — это убежать от своего хищника. Эта среда лучше позволяет выбирать существ, чья анатомия оптимизирует быстрое движение в 2 измерениях (ваши единственные варианты — прямая линия, влево и вправо), а это означает, что боковое движение практически бесполезно для них, поскольку факторы, выбирающие их, — это «максимальная» скорость и «максимальная» энергоэффективность при использовании этой скорости (под максимальной я имею в виду только достаточную, чтобы позволить им выжить и размножаться. Естественный отбор не перфекционист), в то время как древесным существам нужночтобы сохранить это движение, потому что они часто преследуют или уклоняются от чего-то, двигаясь в трехмерном режиме, когда внезапно вверх и вниз являются жизнеспособным выбором.

Люди естественным образом произошли от более древесной группы предков, и наша эволюционная история не требовала от нас максимальной эффективности при беге по земле. Прилично эффективная скорость ходьбы позволила нам охотиться на нашу добычу, а изобретение инструментов и групповой динамики позволило нам защитить себя (и, в конечном итоге, произнести «скидалл скинкт, ты не вымер») многих существ, которые представляли угрозу. Скорее всего, поэтому сегодня мы явно не лучшие бегуны, но и не совсем утратили способность лазить по деревьям. По этим и другим причинам страусы являются самыми быстро бегущими двуногими на планете, но совершенно не способны ни сидеть на стуле, ни лазить по деревьям, отсутствие гибкости их ног в принципе не позволит этого сделать.

Итак, резюмируя: это зависит от того, что именно вы хотите. Если ваша цель состоит в том, чтобы получить ногу, которая по существу идеальна для быстрого и эффективного двуногого передвижения, но это также сделает стены и достаточно высокие заборы абсолютными препятствиями (если только у вас нет силы ног эму, а забор высотой 6 футов , то вы, вероятно, сможете перепрыгнуть через него с достаточным умением), используя анатомию страусов или, по крайней мере, бескилевых, это лучший способ (я не советую лошадям ни для чего, кроме как увидеть сходство в их подходе, так как они эволюционировали, чтобы работать на четвероногих, в то время как страусы приспособлены исключительно к двуногому движению). Если вы не хотите идти на компромисс с этими движениями, вам придется довольствоваться чем-то, что не так хорошо, как бег, но и не самое лучшее в скалолазании.

Кроме того, если у вас возникли проблемы с изображением страусиных ног на гуманоидном теле, возможно, вам поможет этот взгляд на то, как могло бы выглядеть потенциально «идеальное» человеческое тело:

ссылка на изображение

А что касается того, как они двигались, вероятно, это смесь того, как ходят страусы, и того, что вы видите в этом видео.

Редактировать: если о модели страуса действительно не может быть и речи из-за его почти полной неспособности лазать, но вы все еще хотите что-то, по крайней мере, достаточно похожее, мой лучший выбор для структуры ноги будет что-то похожее на структуру дакотараптора и других дромеозавриды.

Дакотараптор был крупным, но проворным хищником, который был обнаружен в формации адского скрипа в США. несмотря на его большой размер, анатомические особенности, такие как его пневматические кости и структура скелета, указывают на то, что, в отличие от ютараптора такого же размера, преимущественно хищника из засады, слишком громоздкого, чтобы бегать, как его меньшие собратья, дакотараптор все еще был хорошо приспособлен для скорости, с современными оценками около От 50 до 60 км/ч (у современных страусов максимальная скорость составляет 70), так что из коробки они явно были способны двигаться быстро и эффективно. Тот факт, что их общая структура скелета похожа по пропорциям на своих маленьких собратьев, которые были очень способны лазать и плавать (а также тот факт, что тираннозавры тоже могли это делать).), можно с уверенностью предположить, что самым большим ограничением будет наличие у них мышечной силы, чтобы тащиться вверх, но проблема не совсем в скелетной структуре. Добавьте к этому, что и более мелкие хищники, и современные страусы демонстрируют (редактор) способность плавать, это может быть вашим лучшим шансом на структуру ноги, которая эффективна для бега и путешествий на большие расстояния, не жертвуя при этом способностью карабкаться или плавать (при условии, что ваши существа не слишком тяжелы, чтобы быть в состоянии тянуть свой собственный вес вверх, что опять-таки больше не является проблемой, связанной исключительно с тем, неспособны ли они от природы, а скорее законом квадрата-куба, который приходит к вам за то, что вы становитесь слишком большим без надлежащих приспособлений, чтобы сохранить себе свет). Однако, учитывая, что эму могут весить до 37 кг во взрослом возрасте, при этом прыгая на 7 футов (2.

Тем не менее, я по-прежнему стою на своем: ни одно строение ног никогда не будет лучшим во всем одновременно. Если вы хотите, чтобы существо было чем-то, что может преуспеть в любой среде, вам лучше всего было бы получить научно-фантастические сверхспособности и сделать его способным изменять форму, чтобы оно могло адаптироваться к окружающей среде на лету.

Немного страуса и лошади

Как вы упомянули, страусы могут пробежать 15 км со скоростью 50 км/ч. Отчасти это связано с их ступнями, у которых всего два пальца, минималистский дизайн, обеспечивающий хороший баланс. Сравните это с человеческими ступнями, в которых много бесполезных костей, скрепленных хрящами, и вы увидите, что в целом это довольно неплохо.

Скаковые лошади могут бегать со скоростью 60-70 км/ч. Это происходит благодаря сухожилиям в их ногах, которые действуют как пружины, сохраняя кинетическую энергию, когда «нога» нажимается вниз, и снова высвобождая ее в конце гребка. Хотя эта конструкция довольно хрупкая и подвержена травмам, это хороший бонус для эффективных беговых ног.

Идеальные беговые ноги для гуманоида должны быть в состоянии переходить от стопоходящего к пальцевидному, ходить на подошвах и бегать на пальцах ног. Это предлагает лучшее из обоих миров, стабильность при ходьбе и скорость при беге.