Verkfræðingar smíða smokkfisk-eins vélmenni fyrir neðansjávarrannsóknir

Verkfræðingar við háskólann í Kaliforníu-San Diego hafa búið til smokkfisklíkt vélmenni til neðansjávarrannsókna. Vélmennið er ótjóðrað og getur knúið sig áfram með því að nota vatnsstróka. Það hefur einnig sigrast á rafmagnsáskorunum, eins og að geta borið skynjara, sérstaklega myndavél.

Michael T. Tolley er einn af æðstu höfundum rannsóknarinnar og prófessor í véla- og geimferðaverkfræðideild UC San Diego. 

„Í meginatriðum endurgerðum við alla helstu eiginleika sem smokkfiskar nota til að synda á háhraða,“ sagði Tolley. „Þetta er fyrsta ótjóðraða vélmennið sem getur myndað þotapúlsa fyrir hraða hreyfingu eins og smokkfiskurinn og getur náð þessum þotapúlsum með því að breyta líkamsformi sínu, sem bætir sundvirkni.

The rannsóknir Var birt í Lífræn innblástur og lífhermifræði.

Smokkfiskvélmennið

Smokkfiskinnblásna vélmennið samanstendur af mjúkum efnum eins og akrýlfjölliða, auk nokkurra stífari, þrívíddarprentaðra og laserskorinna hluta. Mjúk vélmenni eru öruggari fyrir fiska og kóral þegar kemur að neðansjávarkönnun, þar sem stíf vélmenni gætu skemmt þau. Hins vegar er galli. Mjúk vélmenni eru oft hægari og minna dugleg við að stjórna. 

Rannsóknarteymið var skipað vélfærafræðingum og sérfræðingum í tölvuhermi. Hópurinn horfði til smokkfiska vegna getu þeirra til að ferðast á miklum hraða. Hvítfuglarnir ná þessum hraða með þotuknúningi.

Með innblástur frá smokkfiskunum hannaði teymið vélmennið þannig að það geti tekið vatn inn í líkama sinn og geymt teygjanlega orku í húðinni og sveigjanlegum rifbeinum. Orkan losnar síðan með því að vélmennið þjappar líkama sínum saman, sem leiðir til þess að vatnsstróki knýr vélmennið áfram.

Þegar það hreyfist ekki heldur vélmennið lögun pappírslyktu og rifbein þess eru sveigjanleg og virka eins og gormar. Hver endi vélmennisins er með hringlaga plötu þar sem rifbeinin tengjast, þar sem einn er tengdur við stút sem tekur inn og losar vatn. Til þess að vatnið geti losnað út verður líkami vélmennisins að dragast saman. Platan sem eftir er er síðan notuð til að halda skynjurum eins og vatnsheldri myndavél. 

Að prófa vélmennið

Smokkfiskvélmennið var prófað í rannsóknarstofu prófessors Geno Pawlak, sem er staðsett í UC San Diego deild véla- og geimferðaverkfræði. Í kjölfar þessara prófana var það sendur út á skriðdreka í UC San Diego Birch Aquarium við Scripps Institution of Oceanography. 

Hægt var að stýra vélmenninu með því að stilla stútinn og vatnsheld rafmagnsíhlutum, eins og rafhlöðu og myndavél, tókst vel. Tækið fór á um 18 til 32 sentímetra hraða á sekúndu, sem er um hálfur míla á klukkustund. Hraðinn er áhrifamikill, hann er hraðari en flest mjúk vélmenni.

Caleb Christianson, háttsettur verkfræðingur í lækningatækjum hjá Dexcom, leiddi rannsóknina meðal rannsóknarhópsins. 

„Eftir að okkur tókst að fínstilla hönnun vélmennisins þannig að það myndi synda í tanki í rannsóknarstofunni, var sérstaklega spennandi að sjá að vélmennið gat synt í stóru fiskabúr meðal kóralla og fiska, sem sýndi fram á hagkvæmni þess. fyrir raunveruleg forrit,“ sagði Christianson. 

Eftir að hafa prófað ýmsar gerðir af stútnum fann teymið loksins eina til að auka skilvirkni vélmennisins, auk þess að láta það stjórna og ferðast á meiri hraða. Einn helsti þátturinn sem leiddi til þessarar uppgötvunar var eftirlíking af þotuknúningnum, sem var stýrt af prófessor Qiang Zhu og teymi hans í byggingarverkfræðideild UC San Diego.