Инженеры создали роботизированного кальмара для подводного исследования

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего создали роботизированного кальмара для подводного исследования. Робот не имеет привязи и может двигаться, используя струи воды. Он также преодолел электрические проблемы, такие как возможность нести датчики, в частности, камеру.

Майкл Т. Толли – один из старших авторов исследования и профессор кафедры механической и аэрокосмической инженерии в UC Сан-Диего.

«По сути, мы воссоздали все ключевые особенности, которые кальмары используют для высокоскоростного плавания», – сказал Толли. «Это первый беспривязной робот, который может генерировать струйные импульсы для быстрого движения, как у кальмара, и может достигать этих струйных импульсов, изменяя форму своего тела, что улучшает эффективность плавания».

Исследование было опубликовано в Bioinspiration and Biomimetics.

Роботизированный кальмар

Робот, вдохновленный кальмаром, состоит из мягких материалов, таких как акриловый полимер, а также некоторых более жестких, 3D-печатных и лазерных деталей. Мягкие роботы безопаснее для рыб и кораллов при подводном исследовании, поскольку жесткие роботы могут повредить их. Однако есть и недостаток. Мягкие роботы часто медленнее и менее эффективны при маневрировании.

Исследовательская группа состояла из робототехников и экспертов компьютерного моделирования. Группа обратилась к кальмарам из-за их способности путешествовать на высоких скоростях. Цефалоподы достигают этой скорости благодаря механизму струйной тяги.

Вдохновленные кальмарами, команда спроектировала робота так, чтобы он мог принимать воду в свое тело и хранить эластичную энергию в своей коже и гибких ребрах. Энергия затем высвобождается роботом, сжимая свое тело, в результате чего струя воды выталкивает робота.

Когда он не движется, робот держит форму бумажной лампы, и его ребра гибкие и действуют как пружины. На каждом конце робота есть круглая пластина, где ребра соединяются, одна из которых подключена к соплу, который принимает и выбрасывает воду. Чтобы вода выбрасывалась, тело робота должно сократиться. Оставшаяся пластина затем используется для удержания датчиков, таких как водонепроницаемая камера.

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

Тестирование робота

Роботизированный кальмар был протестирован в лаборатории профессора Джено Паулака, расположенной в кафедре механической и аэрокосмической инженерии UC Сан-Диего. После этих тестов он был отправлен в аквариум UC Сан-Диего Бирч в Институте океанографии Скриппса.

Робот мог быть управляем, регулируя сопло, и водонепроницаемость электрических компонентов, таких как батарея и камера, оказалась успешной. Устройство двигалось со скоростью около 18-32 сантиметров в секунду, что составляет примерно половину мили в час. Скорость впечатляет, поскольку она быстрее, чем у большинства мягких роботов.

Кейлеб Кристиансон, старший инженер медицинских устройств в Dexcom, возглавил исследование в исследовательской группе.

«После того, как мы смогли оптимизировать конструкцию робота, чтобы он плыл в баке в лаборатории, было особенно интересно увидеть, что робот смог успешно плыть в большом аквариуме среди кораллов и рыб, демонстрируя свою пригодность для реальных приложений», – сказал Кристиансон.

После тестирования различных моделей сопла команда наконец нашла один, чтобы увеличить эффективность робота, а также сделать его более маневренным и быстрым. Одним из основных факторов, которые привели к этому открытию, было моделирование струйной тяги, которое было возглавлено профессором Цян Чжу и его командой в кафедре строительной инженерии в UC Сан-Диего.