Μηχανικοί Κατασκευάζουν Ρομποτικό Καλαμάρι για Υπόθαλассή Εξερεύνηση

Οι μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας-Σαν Ντιέγκο έχουν δημιουργήσει ένα ρομποτικό καλαμάρι για υπόθαλассή εξερεύνηση. Ο ρομποτικός οργανισμός είναι αδέσμευτος και μπορεί να προωθεί τον εαυτό του χρησιμοποιώντας στήλες νερού. Έχει επίσης ξεπεράσει ηλεκτρικές προκλήσεις, όπως η δυνατότητα να μεταφέρει αισθητήρες, συγκεκριμένα μια κάμερα.

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

«Ουσιαστικά, αναδημιουργήσαμε όλα τα βασικά χαρακτηριστικά που τα καλαμάρια χρησιμοποιούν για υψηλής ταχύτητας κολύμβηση», είπε ο Tolley. «Αυτός είναι ο πρώτος αδέσμευτος ρομποτικός οργανισμός που μπορεί να παράγει στήλες νερού για ταχεία μετακίνηση όπως το καλαμάρι και μπορεί να επιτύχει αυτές τις στήλες νερού με την αλλαγή 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, τρισδιάστατα εκτυπωμένα και laser κομμένα μέρη. Οι μαλακοί ρομποτικοί οργανισμοί είναι ασφαλέστεροι για τα ψάρια και τα κοράλλια όταν πρόκειται για υπόθαλассή εξερεύνηση, καθώς οι σκληροί ρομποτικοί οργανισμοί θα μπορούσαν να τους προκαλέσουν ζημιά. Ωστόσο, υπάρχει μια μειονέκτημα. Οι μαλακοί ρομποτικοί οργανισμοί είναι συχνά πιο αργοί και λιγότερο αποτελεσματικοί στην πλοήγηση.

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

Δrawing έμπνευση από τα καλαμάρια, η ομάδα σχεδίασε τον ρομποτικό οργανισμό ώστε να μπορεί να πάρει νερό μέσα στο σώμα του και να αποθηκεύσει ελαστική ενέργεια στο δέρμα και τις εύκαμπτες κόκκες. Η ενέργεια αποθηκεύεται στη συνέχεια από τον ρομποτικό οργανισμό συμπιέζοντας το σώμα του, με αποτέλεσμα μια στήλη νερού να προωθεί τον ρομποτικό οργανισμό.

Όταν δεν κινείται, ο ρομποτικός οργανισμός έχει το σχήμα ενός χαρτοποιημένου φαναριού, και οι κόκκες του είναι εύκαμπτες και λειτουργούν σαν ελατήρια. Κάθε άκρο του ρομποτικού οργανισμού 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 ρομποτικού οργανισμού πρέπει να συσταλθεί. Ο υπόλοιπος δίσκος χρησιμοποιείται για να κρατήσει αισθητήρες, όπως μια νερό-απρόσβλητη κάμερα.

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

Δοκιμή του Ρομποτικού Οργανισμού

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

Ο ρομποτικός οργανισμός ήταν σε θέση να διευθυνθεί με την προσαρμογή του στόμιου, και η απόδειξη του ηλεκτρικού εξοπλισμού, όπως η μπαταρία και η κάμερα, αποδείχθηκε επιτυχημένη. Η συσκευή ταξίδεψε σε ταχύτητα περίπου 18 έως 32 εκατοστά ανά δευτερόλεπτο, που είναι περίπου μισό μίλι ανά ώρα. Η ταχύτητα είναι εντυπωσιακή, είναι ταχύτερη από τους περισσότερους μαλακούς ρομποτικούς οργανισμούς.

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

«Μετά που μπόρεσα να βελτιώσω το σχέδιο του ρομποτικού οργανισμού ώστε να κολυμπήσει σε ένα δεξαμενή στο εργαστήριο, ήταν ιδιαίτερα ενθαρρυντικό να δω ότι ο ρομποτικός οργανισμός ήταν σε θέση να κολυμπήσει επιτυχώς σε ένα μεγάλο akuarium μεταξύ κοραλλιών και ψαριών, αποδεικνύοντας την εφικτότητά του για πραγματικές εφαρμογές», είπε ο Christianson.

Μετά από δοκιμές διαφόρων διαφορετικών μοντέλων του στόμιου, η ομάδα终于 βρήκε ένα που να αυξήσει την αποδοτικότητα του ρομποτικού οργανισμού, καθώς και να το κάνει να πλοηγηθεί και να ταξιδέψει σε ταχύτερες ταχύτητες. Ένας από τους κύριους παράγοντες που οδήγησαν σε αυτή την ανακάλυψη ήταν η симуляκραση της προώθησης στήλης νερού, η οποία οδηγήθηκε από τον καθηγητή Qiang Zhu και την ομάδα του στο Τμήμα Δομικής Μηχανικής στο UC San Diego.