Inżynierowie Budują Robota Przypominającego Kałamarnicę do Podwodnej Eksploracji

Inżynierowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego stworzyli robota przypominającego kałamarnicę do podwodnej eksploracji. Robot ten jest niezwiązany i może się poruszać, używając strumieni wody. Pokonał również wyzwania elektryczne, takie jak możliwość przenoszenia czujników, w szczególności kamery.

Michael T. Tolley jest jednym z głównych autorów badań i profesorem w Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej na UC San Diego.

„Podstawowo, odtworzyliśmy wszystkie kluczowe cechy, których kałamarnice używają do pływania z dużą prędkością”, powiedział Tolley. „To pierwszy niezwiązany robot, który może generować impulsy strumieni wody do szybkiego lokomocji jak kałamarnica i może osiągać te impulsy, zmieniając kształt swojego ciała, co poprawia wydajność pływania.”

Badania opublikowano w Bioinspiration and Biomimetics.

Robot Kałamarnicy

Robot inspirowany kałamarnicą składa się z miękkich materiałów, takich jak polimer akrylowy, a także niektórych bardziej sztywnych, drukowanych i wyciętych laserem części. Miękkie roboty są bezpieczniejsze dla ryb i koralow w przypadku podwodnej eksploracji, ponieważ sztywne roboty mogą je uszkodzić. Jednak jest to minus. Miękkie roboty są często wolniejsze i mniej efektywne w manewrowaniu.

Zespół badawczy składał się z robotyków i ekspertów od symulacji komputerowych. Grupa zwróciła się ku kałamarnicom ze względu na ich zdolność do podróżowania z dużą prędkością. Cefalopody osiągają tę prędkość za pomocą mechanizmu napędzanego strumieniem wody.

Czerpiąc inspirację z kałamarnic, zespół zaprojektował robota tak, aby mógł on wchłonąć wodę do swojego ciała i przechowywać energię elastyczną w swojej skórze i giętkich żebrach. Energia jest następnie uwalniana przez robota, który ściska swoje ciało, w wyniku czego powstaje strumień wody, który napędza robota.

Gdy nie porusza się, robot ma kształt latarni z papieru, a jego żebra są giętkie i działają jak sprężyny. Na każdym końcu robota znajduje się okrągła płyta, gdzie łączą się żebra, z jednej strony połączonej z dyszą, która wchłania i wyrzuca wodę. Aby woda mogła być wyrzucana, ciało robota musi się kurczyć. Pozostała płyta służy do przenoszenia czujników, takich jak wodoodporna kamera.

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

Testowanie Robota

Robot kałamarnicy został przetestowany w laboratorium profesora Geno Pawlaka, które znajduje się w Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej na UC San Diego. Po tych testach został wysłany do zbiorników w Akwarium UC San Diego Birch w Instytucie Oceanografii Scripps.

Robot mógł być sterowany, regulując dyszę, a uszczelnienie elementów elektrycznych, takich jak bateria i kamera, okazało się udane. Urządzenie poruszało się z prędkością około 18 do 32 centymetrów na sekundę, co jest mniej więcej pół milą na godzinę. Prędkość jest imponująca, będąc szybsza niż większość miękkich robotów.

Caleb Christianson, starszy inżynier urządzeń medycznych w Dexcom, kierował badaniem w grupie badawczej.

„Po tym, jak udało nam się zoptymalizować projekt robota, aby pływał w zbiorniku w laboratorium, było szczególnie ekscytujące zobaczyć, że robot mógł pływać w dużym akwarium wśród koralow i ryb, demonstrując jego przydatność do rzeczywistych zastosowań”, powiedział Christianson.

Po przetestowaniu różnych modeli dyszy, zespół w końcu znalazł sposób, aby zwiększyć wydajność robota, a także sprawić, by manewrował i poruszał się z większą prędkością. Jednym z głównych czynników, które przyczyniły się do tego odkrycia, była symulacja napędu strumieniowego, którym kierował profesor Qiang Zhu i jego zespół w Wydziale Inżynierii Strukturalnej na UC San Diego.