Circa 360 milioni di anni fa, creature uscite dall'acqua e sulla terraferma, diventando i primi animali terrestri. La colonizzazione della terra da parte degli animali può essere uno dei più grandi eventi evolutivi nella storia della vita, ma la nostra comprensione della fisica di questo evento è limitata. Professor Henry Astley, dottorato di ricerca, dell'Università di Akron (UA) cerca di trovare risposte.

Determinare quali forze impongono la camminata subacquea risponderà a domande evolutive, fornire informazioni sugli animali di oggi, e dotare gli ingegneri di preziose informazioni che porteranno a robot subacquei più efficienti ed eleganti. Questi robot potrebbero avere infinite applicazioni, aiutando in qualsiasi cosa, dalla perforazione subacquea al salvataggio di emergenza all'esplorazione.

Gli animali camminavano sott'acqua molto prima di mettere piede sulla terraferma. Astley vuole una comprensione più profonda di questo predecessore comportamentale, ecco perché sta intraprendendo un nuovo progetto per studiare questo mistero scientifico. Astley ha ricevuto $ 297, 267 borsa di studio di due anni EAGER (Early Concept Grants for Exploratory Research) della National Science Foundation (NSF) per assistere nel suo viaggio attraverso queste acque inesplorate. Il suo progetto, "Primi passi:dinamica e controllo della camminata subacquea, " qualificata per il finanziamento EAGER, che viene utilizzato dalla NSF per supportare il lavoro esplorativo nelle sue prime fasi su non testati, ma potenzialmente trasformativa, idee o approcci di ricerca.

Astley è un assistente professore di biologia e scienza dei polimeri il cui laboratorio si concentra sulla biomeccanica del movimento animale su terreni non strutturati. In qualità di membro della facoltà del rinomato Centro di ricerca e innovazione sulla biomimetica (BRIC) dell'UA, Astley studia gli animali allo scopo di risolvere i problemi umani.

"Nessuno ha mai veramente approfondito la fisica della camminata subacquea, ", afferma Astley. La camminata subacquea può essere spiegata come una combinazione di camminata terrestre e nuoto. Questa fusione unica di movimenti crea sfide per i ricercatori.

In acqua, gli animali nuotano in un ambiente in cui il loro peso corporeo è sostenuto dalla galleggiabilità e dalla propulsione tramite interazioni idrodinamiche, spingendo via l'acqua circostante. Sulla terra, gli animali devono affrontare maggiori limitazioni dalla gravità. Devono essere sostenuti da arti o trascinati sulla superficie terrestre attraverso la propulsione mediante interazioni del substrato, spingendo o tirando attraverso la terra. Perché la camminata subacquea è una combinazione di entrambe le tecniche locomotiva, uno "strano mix di fisica, "secondo Astley, non è chiaro come interagiscono le forze primarie che questi animali affrontano.

Per comprendere le proprietà fisiche di base della camminata subacquea, Astley e la sua squadra, guidato dalla dottoranda in Bioscienze Integrate Kaelyn Gamel, studierà la camminata subacquea dei tritoni costoluti spagnoli. Al fine di raccogliere dati sulle forze in vigore, i tritoni cammineranno attraverso un sistema di sensori di forza sommerso posto sul fondo di un normale acquario.

"I robot stanno uscendo dalle catene di montaggio e nel mondo naturale, " dice Astley. La sua ricerca è un primo passo importante per ottimizzare questa transizione.