Бионика. Хобот слона - самый многофункциональный и полезный инструмент на планете.

Хобот слона
Хобот слона весит примерно 140 килограммов и его называют «самым многофункциональным и полезным инструментом на планете». Он служит животному и носом, и «соломинкой» для питья, и подъемным краном, и ловкими пальцами. С его помощью слон может дышать, чувствовать запах, пить, брать различные предметы и даже громогласно трубить!
Но это еще не все. В слоновьем хоботе имеется около 40 000 мышечных волокон, позволяющих ему двигаться в любом направлении. Кончиком хобота слон может поднять даже маленькую монетку. И этим же хоботом он поднимает грузы весом около 270 килограммов!
Изучение чрезвычайной изворотливости и ловкости слоновьего хобота помогло изобретателям создать искусственную бионическую руку, обладающую силой и гибкостью. Исследователи из института технологии машиностроения и автоматизации Фраунгофера в Штутгарте использовали хобот слона как модель проекта бионической руки ISELLA. Автор проекта доктор Харальд Стааб отмечает, что робот ISELLA снабжен двумя двигателями для повышения надежности работы. Кроме того, в отличие от пневматических или гидравлических систем приведения в действие, ISELLA имеет простой экономичный движитель, образующий двойную спираль из гибкой шахты и шнура и включающий маленький электродвигатель. Сделанный в виде гибкой двойной спирали мускул робота получил название DOHELIX (доэлекс). Рука робота состоит из десяти DOHELIX мускулов, четыре из которых расположены в локтевом суставе. Рука робота получилась столь же гибкой, как человеческая рука. Возможные применения робот ISELLA может найти при медицинской реабилитации, создании дешевых и гибких протезных устройств. Стааб предполагает, что робот ISELLA скоро выйдет в коммерческое производство.
Один ученый отметил: «По сравнению с традиционными роботами мы создали совершенно новую техническую систему, которая впервые позволяет людям и машинам взаимодействовать эффективно и безопасно».
Ученые из Технологического института Джорджии (США) предположили, что подвижность хобота слона зависит не только от мышечной ткани, но и от своеобразной морфологии кожи, а потому решили проверить эту гипотезу.
Внешне хобот слона не одинаков со всех сторон, а имеет два типа кожи. С тыльной стороны хобота кожа достаточно нежная и чувствительная, что помогает при хватании предметов. С внешней стороны кожа толстая и грубая, позволяя слонам буквально таранить хищников или пробираться сквозь заросли.
В отличие от скелетно-мышечной системы с костями и суставами хобот представляет собой мышечный гидростат: бескостную структуру, состоящую из плотно упакованных мышечных волокон, обернутых кожей. Подобные системы не уникальны для слонов и встречаются в природе достаточно часто (язык млекопитающих, щупальца осьминога и т. д.). Различная ориентация мышечных волокон позволяет выполнять различные движения относительно оси хобота.
Вполне логично, что именно мышцы в таких системах привлекают больше всего внимания ученых, особенно в рамках бионики и робототехники. Однако и кожа играет важную роль. Как и кожа всех млекопитающих, кожа слона действует как физический и иммунный барьер, блокируя потенциальные опасности окружающей среды, такие как вирусы, бактерии, ультрафиолетовый свет и токсины. Кожа слона также защищает тело от мелких порезов и ссадин и лишена потовых желез, чтобы уменьшить потерю воды. Когда слоны покрываются грязью, морщины на их коже удерживают влагу, что позволяет им лучше охладиться. Стоит отметить, что африканские слоны более морщинистые и обладают большими ушами, чем их азиатские родственники, именно из-за разных климатических условий обитания. Учёные считают, что кожа слона играет очень важную роль не только в терморегуляции, но и в подвижности его конечностей.