Inženýři postavili robot podobný sépii pro podvodní průzkum

Inženýři z University of California-San Diego vytvořili robota podobného sépii pro podvodní průzkum. Robot je bez kabeláže a může se sám pohánět pomocí vodních trysek. Překonal také elektrické problémy, jako je například možnost nést senzory, konkrétně 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 znovu vytvořili všechny klíčové funkce, které sépie používají pro rychlé plavání,“ řekl Tolley. „Toto je první bezkabelový robot, který může generovat pulzy trysek pro rychlou lokomoci podobně jako sépie a může dosáhnout těchto pulzů trysek změnou tvaru svého těla, což zlepšuje efektivitu plavání.“

Výzkum byl zveřejněn v Bioinspiration and Biomimetics.

Robot sépie

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

Výzkumný tým se skládal z robotických inženýrů a odborníků na počítačové simulace. Skupina se obrátila na sépie kvůli jejich schopnosti cestovat na vysoké rychlosti. Cefalopodi dosahují této rychlosti prostřednictvím mechanismu trykové pohony.

Čerpajíce inspiraci ze sépií, tým navrhl robota tak, aby mohl vtáhnout vodu do svého těla a uložit elastickou energii ve své kůži a pružných žeber. Energie je pak uvolněna robotem, který stlačuje své tělo, což vede k trysku vody, která pohání robota.

Když se nehýbe, robot má tvar papírové lucerny a jeho žebra jsou pružná a fungují jako pružiny. Na každém konci robota je kruhová deska, kde se žebra spojují, a jedna z nich je spojena s tryskou, která nasává a vypouští vodu. Aby voda mohla být vypuštěna, tělo robota se musí stáhnout. Zbývající deska se pak 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 v katedře mechanického a aerokosmického inženýrství na UC San Diego. Po těchto testech byl odeslán do nádrží v akváriu 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, protože je rychlejší než většina měkkých robotů.

Caleb Christianson, senior inženýr pro lékařská zařízení v Dexcom, vedl studii ve výzkumné skupině.

„Po tom, co jsme byli schopni optimalizovat design robota, aby plaval v nádrži v laboratoři, bylo especialmente vzrušující vidět, že robot byl schopen úspěšně plavit v velkém 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 a umožnil mu manévrovat a cestovat na vyšší rychlosti. Jedním z hlavních přispívajících faktorů, které vedly k tomuto objevu, byla simulace trykové pohony, kterou vedl profesor Qiang Zhu a jeho tým na katedře stavebního inženýrství na UC San Diego.