恐龍運動的模型可以幫助我們建立更強大的機器人和建筑物

從大約245到6600萬年前，恐龍在地球上漫游。雖然保存完好的骷髏讓我們對它們的外觀有了很好的了解，但它們的四肢工作方式仍然是一個更大的謎團。但是，計算機模擬可能很快就能提供一些物種移動的真實一瞥，并為機器人，假肢和建筑等領域的工作提供信息。

約翰·哈欽森，進化生物力學的皇家獸醫學院在赫特福德郡，英國教授和他的同事正在研究最早的，小恐龍的運動，如五年之久的部分Dawndinos項目開始于2016年。

哈欽森教授說，這些恐龍已經被大大忽視了。“人們 - 包括我在內 - 大多數人都在研究像霸王龍這樣的名人恐龍。”

大約2.25億年前，在三疊紀晚期，這些小恐龍屬于少數民族，而與它們并存的較大的鱷魚類動物則更多，更多樣化。恐龍不知何故繼續茁壯成長，而那個時期的大多數其他動物都滅絕了。

與他們的四足重型同時代人相比，這些早期恐龍的突出之處在于它們有一個直立的姿勢，至少可以間歇地走在兩條腿上。一種理論認為，他們的運動風格給了他們生存優勢。

哈欽森教授說，這個項目的想法是測試這個想法。

該團隊已經開始開發計算機模擬，以估計11種不同種類的已滅絕的龍類 - 包括鱷魚，鳥類，它們的親戚和恐龍的動物群 - 可能已經移動過。他們將專注于五種不同類型的動作：步行，跑步，轉身，跳躍和站立。

模擬

為了測試他們的模擬是否準確，研究人員計劃給他們的親戚 - 鱷魚和鳥類 - 提供相同的治療。然后，他們將結果與運動的實際測量值進行比較，以確定他們的滅絕動物的計算機模型有多好。

哈欽森教授說，這將是我們第一次真實地(用經驗證據進行測試)這些方法非常嚴格地得到我們可以得到的最好的數據。

到目前為止，他們已經為藍本的運動鼠龍屬 -巨型食草蜥腳類恐龍，如早期的表弟雷龍。該鼠龍屬小得多和研究人員想看看是否四條腿像其較大的親屬感動。哈欽森教授表示，動物的第一次重建是在四條腿上進行的，因為它有很大的臂。

他們使用來自阿根廷的保存完好的化石掃描，就能夠制作出新的運動模型。哈欽森教授和他的團隊發現它實際上是雙足的。因為它的前肢的手掌向內并且前臂關節不能向下旋轉，所以它不可能在四條腿上行走。因此，它無法將其前腿植入地面。

哈欽森教授說，直到我們把骨頭放在一個三維環境中，并嘗試用他們的動作玩耍時，我們才清楚地知道這不是一只手臂和手很動的動物。

機器人

項目期間產生的模擬可能對動物學家有用。但哈金森教授表示，他們也可能有不太明顯的應用，例如，有助于改善機器人的移動方式。

需要準確的模型來復制動物的運動，機器人研究人員經常從中獲取靈感。例如，模仿鱷魚可能會產生一種既可以在陸地上游泳也可以在陸地上行走的機器人。

哈欽森教授還定期與有興趣使用他的模擬創建逼真動畫的電影和紀錄片制作人聯系。哈欽森教授說，如果物理學不正確，很難讓更大或不尋常的動物正常運動。

了解最大恐龍的運動是古生物學研究員Alexandra Houssaye及其同事來自法國國家科學研究中心和巴黎國家自然歷史博物館的項目。通過他們去年開始的Gravibone項目，他們希望確定允許大型動物攜帶重型骨骼的肢體骨骼適應性。

“我們真的想了解(骨骼特征)與大規模有什么關系，”Houssaye博士說。

海量

到目前為止，研究表明，大型動物肢體的長骨比小動物的骨骼長。但這種總體趨勢只是表面上看到了。隨著時間的推移，外部和內部骨骼結構已經適應，以幫助支撐動物的體重。例如，較小的陸生動物有空心肢體骨骼，大象，犀牛和河馬等大型動物在中間有結締組織。

在最大的動物和它們的祖先中，還存在其他差異。例如，現代犀牛的肢骨短而重。但是他們的史前親戚稱為Indricotherium，這是有史以來最大的陸生哺乳動物，骨骼不那么粗壯。“很有意思的是，最大的沒有最龐大的(框架)，”Houssaye博士說。

該團隊正在研究生物和滅絕動物，重點關注大象，犀牛，河馬，史前哺乳動物和恐龍，如蜥腳類恐龍 - 這一群體包括有史以來最大的陸生動物。

到目前為止，他們已經比較了犀牛，祖先，犀牛和犀牛的祖先化石的踝骨。他們發現，對于相同質量的動物，根據它們是短而粗壯還是長肢而存在差異。在不那么矮胖的動物中，兩個踝骨往往更加鮮明，而在那些大規模建造的踝骨中，它們之間的聯系更緊密，可能是為了加強關節。

“這不僅僅是動物的質量，而是質量如何在身體上分布，”侯賽耶博士說。“對我們來說很有意思。”

三維建模

他們的下一步將是掃描不同的肢體骨骼并分析其內部結構。例如，他們還將使用3D建模來確定骨骼的不同部分在不同位置可以處理多少重量。

Houssaye博士說，該項目的結果有助于為人類和動物提供更有效的假肢。設計師將能夠更好地了解肢體骨骼的不同特征(如厚度和方向)與其強度的關系，使他們能夠創造更輕但更耐用的材料。

同樣，Houssaye博士也對建筑行業感興趣，該行業正在尋找新型材料和更有效的建筑技術。例如，支撐重型建筑物的支柱可以通過改進其內部結構而使用更少的材料來制造。