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2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

A Model of Larval Biomechanics Reveals Exploitable Passive Properties for Efficient Locomotion

verfasst von : Dylan Ross, Konstantinos Lagogiannis, Barbara Webb

Erschienen in: Biomimetic and Biohybrid Systems

Verlag: Springer International Publishing

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To better understand the role of natural dynamics in motor control, we have constructed a mathematical model of crawling mechanics in larval

Drosophila

.

The model accounts for key anatomical features such as a segmentally patterned, viscoelastic outer body wall (cuticle); a non-segmented inner cavity (haemocoel) filled with incompressible fluid that enables visceral pistoning; and claw-like protrusions (denticle bands) giving rise to asymmetric friction.

Under conditions of light damping and low forward kinetic friction, and with a single cuticle segment initially compressed, the passive dynamics of this model produce wave-like motion resembling that of real larvae. The presence of a volume-conserving hydrostatic skeleton allows a wave reaching the anterior of the body to initiate a new wave at the posterior, thus recycling energy. Forcing our model with a sinusoidal input reveals conditions under which power transfer from control to body may be maximised. A minimal control scheme using segmentally localised positive feedback is able to exploit these conditions in order to maintain wave-like motion indefinitely. These principles could form the basis of a design for a novel, soft-bodied, crawling robot.

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Metadaten
Titel
A Model of Larval Biomechanics Reveals Exploitable Passive Properties for Efficient Locomotion
verfasst von
Dylan Ross
Konstantinos Lagogiannis
Barbara Webb
Copyright-Jahr
2015
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-22979-9_1