Inženýři vyvinuli robot podobný sépii pro podmořské průzkumy

Inženýři z University of California-San Diego vytvořili robot podobný sépii pro podmořské průzkumy. Robot je bezdrátový a může se sám pohánět pomocí vodních trysek. Překonal také elektrické problémy, jako je například možnost nést senzory, zejména kameru.

Michael T. Tolley je jedním z hlavních autorů výzkumu a profesorem na katedře mechanického a aerokosmického inženýrství na UC San Diego.

„V podstatě jsme rekreovali všechny klíčové funkce, které sépie používají pro rychlé plavání,“ řekl Tolley. „Toto je první bezdrátový robot, který může generovat trysekové pulzy pro rychlou lokomoci jako sépie a může dosáhnout těchto trysekových pulzů změnou tvaru svého těla, což zlepšuje plavací efektivitu.“

Výzkum byl publikován v Bioinspiraci a Biomimetice.

Robot sépie

Robot inspirovaný sépií se skládá z měkkých materiálů, jako je akrylový polymer, a také z některých více rigidních, 3D tištěných a laserem řezaných částí. Měkké roboty jsou bezpečnější pro ryby a korály při podmořském průzkumu, protože rigidní roboty by je mohly poškodit. Existuje však také nevýhoda. Měkké roboty jsou často pomalejší a méně efektivní při manévrování.

Výzkumný tým se skládal z robotiků a odborníků na počítačové simulace. Skupina se zaměřila na sépie kvůli jejich schopnosti cestovat na vysoké rychlosti. Cefalopodi dosahují této rychlosti pomocí mechanismu tryskové pohony.

Čerpající inspiraci ze sépií, tým navrhl robota tak, aby mohl přijímat vodu do svého těla a ukládat elastickou energii do své kůže a pružných žeber. Energie je poté uvolněna robotem, který stlačuje své tělo, což vede k trysku vody, která pohání robota.

Když se nepohybuje, robot má tvar papírové lucerny a jeho žebra jsou pružná a fungují jako pružiny. Na každém konci robota je kruhová deska, kde se žebra připojují, přičemž jedna je připojena k trysce, která nasává a vypouští vodu. Aby voda mohla být vypuštěna, musí se robotovo tělo stáhnout. Zbývající deska se poté používá k držením senzorů, jako je vodotěsná kamera.

https://www.youtube.com/watch?v=v-UMDnSB8k0

Testování robota

Robot sépie byl testován v laboratoři profesora Geno Pawlaka, která se nachází na katedře mechanického a aerokosmického inženýrství na UC San Diego. Po těchto testech byl odeslán do nádrží na UC San Diego Birch Aquarium na Scripps Institution of Oceanography.

Robot mohl být řízen úpravou trysky a vodotěsnost elektrických součástí, jako je baterie a kamera, se ukázala jako úspěšná. Zařízení cestovalo rychlostí kolem 18 až 32 centimetrů za sekundu, což je asi půl míle za hodinu. Rychlost je působivá, jelikož je rychlejší než většina měkkých robotů.

Caleb Christianson, senior inženýr zdravotnických zařízení ve společnosti Dexcom, vedl studii ve výzkumné skupině.

„Po tom, co jsme byli schopni optimalizovat design robota, aby plaval v nádrži v laboratoři, bylo especialmente zajímavé vidět, že robot byl schopen úspěšně plavit v velké akváriu mezi korály a rybami, což demonstruje jeho použitelnost pro reálné aplikace,“ řekl Christianson.

Po testování různých modelů trysky tým konečně našel jeden, který zvýšil efektivitu robota, stejně jako umožnil mu manévrovat a cestovat na vyšší rychlosti. Jedním z hlavních přispívajících faktorů, které vedly k tomuto objevu, byla simulace tryskové pohony, kterou vedl profesor Qiang Zhu a jeho tým na katedře stavebního inženýrství na UC San Diego.