Μηχανικοί Κτίζουν Ρομποτικό Καλαμάρι για Υπόθαλассη Εξερεύνηση

Οι μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας-Σαν Ντιέγκο έχουν δημιουργήσει ένα ρομποτικό καλαμάρι για υπόθαλассη εξερεύνηση. Ο ρόμποτ είναι αδέσμευτος και μπορεί να προωθήσει τον εαυτό του χρησιμοποιώντας στήλες νερού. Έχει επίσης ξεπεράσει ηλεκτρικές προκλήσεις, όπως την ικανότητα να μεταφέρει αισθητήρες, συγκεκριμένα μια κάμερα.

Ο Michael T. Tolley είναι ένας από τους старших συγγραφείς της έρευνας και καθηγητής στο Τμήμα Μηχανικής και Αεροδιαστημικής στο UC San Diego.

«Βασικά, αναδημιουργήσαμε όλα τα κλειδιά χαρακτηριστικά που τα καλαμάρια χρησιμοποιούν για υψηλής ταχύτητας κολύμβηση», είπε ο Tolley. «Αυτός είναι ο πρώτος αδέσμευτος ρόμποτ που μπορεί να παράγει στήλες νερού για ταχεία κίνηση όπως το καλαμάρι και μπορεί να επιτύχει αυτές τις στήλες νερού αλλάζοντας το σχήμα του σώματός του, το οποίο βελτιώνει την αποδοτικότητα της κολύμβησης».

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Bioinspiration and Biomimetics.

Το Ρομποτικό Καλαμάρι

Το ρομποτικό καλαμάρι αποτελείται από μαλακά υλικά όπως ακρυλικό πολυμερές, καθώς και από κάποια πιο σκληρά, 3D εκτυπωμένα και laser κομμένα μέρη. Οι μαλακοί ρόμποτ είναι ασφαλέστεροι για τα ψάρια και τα κοράλλια όταν πρόκειται για υπόθαλассη εξερεύνηση, καθώς οι σκληροί ρόμποτ θα μπορούσαν να τους βλάψουν. Ωστόσο, υπάρχει ένα μειονέκτημα. Οι μαλακοί ρόμποτ είναι συχνά πιο αργοί και λιγότερο αποτελεσματικοί στην κίνηση.

Η ερευνητική ομάδα αποτελούνταν από ρομποτικιστές και ειδικούς σε υπολογιστικές симуляσεις. Η ομάδα στράφηκε προς τα καλαμάρια λόγω της ικανότητάς τους να ταξιδεύουν σε γρήγορες ταχύτητες. Τα κεφαλόποδα επιτύχουν αυτή τη ταχύτητα μέσω ενός μηχανισμού προώθησης στήλης νερού.

Παίρνοντας έμπνευση από τα καλαμάρια, η ομάδα σχεδίασε τον ρόμποτ ώστε να μπορεί να πάρει νερό μέσα στο σώμα του και να αποθηκεύσει ελαστική ενέργεια στο δέρμα και τις ευέλικτες κόκκες. Η ενέργεια είναι τότε απελευθερωμένη από τον ρόμποτ συμπιέζοντας το σώμα του, με αποτέλεσμα μια στήλη νερού να προωθεί τον ρόμποτ.

Όταν δεν κινείται, ο ρόμποτ έχει το σχήμα ενός χαρτιού φανό, και οι κόκκες του είναι ευέλικτες και λειτουργούν σαν ελατήρια. Κάθε άκρο του ρόμποτ έχει einen κυκλικό δίσκο όπου οι κόκκες συνδέονται, με ένα να συνδέεται με einen στόμιο που παίρνει και εκτοξεύει νερό. Για να εκτοξευτεί το νερό, το σώμα του ρόμποτ πρέπει να συστέλλεται. Ο υπόλοιπος δίσκος χρησιμοποιείται για να κρατήσει αισθητήρες, όπως μια νερό-απρόσβλητη κάμερα.

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

Δοκιμή του Ρομποτικού

Το ρομποτικό καλαμάρι δοκιμάστηκε στο εργαστήριο του καθηγητή Geno Pawlak, το οποίο βρίσκεται στο Τμήμα Μηχανικής και Αεροδιαστημικής του UC San Diego. Μετά από αυτές τις δοκιμές, στάλθηκε στα резερβουάρ του UC San Diego Birch Aquarium στο Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας Scripps.

Ο ρόμποτ ήταν σε θέση να διευθυνθεί調整οντας το στόμιο, και η αδιάβροχη των ηλεκτρικών συστατικών, όπως η μπαταρία και η κάμερα, αποδείχθηκε επιτυχημένη. Η συσκευή ταξίδεψε με ταχύτητα περίπου 18 έως 32 εκατοστών ανά δευτερόλεπτο, που είναι περίπου μισό μίλι ανά ώρα. Η ταχύτητα είναι εντυπωσιακή, είναι ταχύτερη από τους περισσότερους μαλακούς ρόμποτ.

Ο Caleb Christianson, ένας старμένος μηχανικός ιατρικών συσκευών στη Dexcom, ηγήθηκε της μελέτης μεταξύ της ερευνητικής ομάδας.

«Μετά που μπόρεσα να βελτιώσω το σχέδιο του ρόμποτ ώστε να κολυμπήσει σε einen δεξαμενή στο εργαστήριο, ήταν ιδιαίτερα ενθαρρυντικό να δω ότι ο ρόμποτ ήταν σε θέση να κολυμπήσει επιτυχημένα σε einen μεγάλο akuarium μεταξύ κοραλλιών και ψαριών, αποδεικνύοντας την εφαρμογή του σε πραγματικές εφαρμογές», είπε ο Christianson.

Μετά από δοκιμές διαφόρων διαφορετικών μοντέλων του στόμιου, η ομάδα τελικά βρήκε ένα να αυξήσει την αποδοτικότητα του ρόμποτ, καθώς και να το κάνει να маневράρει και να ταξιδεύει σε ταχύτερες ταχύτητες. Ένας από τους κύριους παράγοντες που οδήγησαν σε αυτή την ανακάλυψη ήταν η симуляция της προώθησης στήλης νερού, η οποία ηγήθηκε από τον καθηγητή Qiang Zhu και την ομάδα του στο Τμήμα Δομικής Μηχανικής στο UC San Diego.