วิศวกรสร้างหุ่นยนต์แบบปลาหมึกสำหรับการสำรวจใต้น้ำ

วิศวกรที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกได้สร้างหุ่นยนต์แบบปลาหมึกสำหรับการสำรวจใต้น้ำ หุ่นยนต์นี้ไม่ต้องเชื่อมต่อและสามารถขับเคลื่อนตัวเองโดยใช้น้ำเป็นพลังงาน มันสามารถ克服ความท้าทายทางไฟฟ้า เช่น การพกเซ็นเซอร์ โดยเฉพาะกล้อง

Michael T. Tolley เป็นหนึ่งในผู้เขียนหลักของการวิจัยและเป็นศาสตราจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและอวกาศที่ UC San Diego

“โดยพื้นฐานแล้ว เราได้สร้างคุณสมบัติที่สำคัญทั้งหมดที่ปลาหมึกใช้สำหรับการว่ายน้ำด้วยความเร็วสูง” Tolley กล่าว “นี่เป็นหุ่นยนต์ที่ไม่ต้องเชื่อมต่อเครื่องแรกที่สามารถสร้างพลังงานเจ็ตสำหรับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเหมือนปลาหมึกและสามารถบรรลุพลังงานเจ็ตเหล่านี้โดยการเปลี่ยนรูปร่างของร่างกาย ซึ่งทำให้การว่ายน้ำมีประสิทธิภาพมากขึ้น”

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Bioinspiration and Biomimetics

หุ่นยนต์แบบปลาหมึก

หุ่นยนต์แบบปลาหมึกประกอบด้วยวัสดุอ่อนๆ เช่น โพลีเมอร์อะคริลิก以及ส่วนประกอบที่แข็งกว่าซึ่งถูกพิมพ์สามมิติและตัดด้วยเลเซอร์ หุ่นยนต์อ่อนนั้นปลอดภัยกว่าสำหรับปลาและปะการังในการสำรวจใต้น้ำ เนื่องจากหุ่นยนต์ที่แข็งอาจทำลายพวกมันได้ อย่างไรก็ตาม มีข้อเสีย หุ่นยนต์อ่อนนั้น thườngช้าและไม่มีประสิทธิภาพในการเคลื่อนที่

ทีมวิจัยประกอบด้วยนักหุ่นยนต์และผู้เชี่ยวชาญด้านการจำลองคอมพิวเตอร์ กลุ่มนี้มองหาปลาหมึกเนื่องจากความสามารถในการเดินทางด้วยความเร็วสูง สัตว์หลักได้ทำสิ่งนี้โดยใช้กลไกการขับเคลื่อนเจ็ต

โดยการดึงดูดจากปลาหมึก ทีมได้ออกแบบหุ่นยนต์ให้สามารถดึงน้ำเข้าไปในร่างกายและเก็บพลังงานยืดหยุ่นในผิวหนังและซี่โครงยืดหยุ่น พลังงานนี้จะถูกปล่อยออกมาโดยการบีบอัดร่างกายของหุ่นยนต์ ซึ่งจะทำให้เกิดน้ำเจ็ตที่ขับเคลื่อนหุ่นยนต์

เมื่อหุ่นยนต์ไม่ได้เคลื่อนที่ มันจะรักษารูปร่างเหมือนโคมกระดาษ และซี่โครงยืดหยุ่นจะทำงานเหมือนสปริง ที่ปลายแต่ละด้านของหุ่นยนต์มีแผ่นวงกลมที่ซี่โครงเชื่อมต่อ โดยมีหนึ่งเชื่อมต่อกับจุดพ่นน้ำที่ดึงน้ำเข้าและพ่นออก เมื่อต้องการให้น้ำพ่นออก ร่างกายของหุ่นยนต์ต้องบีบอัด แผ่นที่เหลือจะใช้สำหรับถือเซ็นเซอร์ เช่น กล้องที่กันน้ำ

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

การทดสอบหุ่นยนต์

หุ่นยนต์แบบปลาหมึกถูกทดสอบในห้องปฏิบัติการของ Professor Geno Pawlak ซึ่งตั้งอยู่ในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและอวกาศของ UC San Diego หลังจากการทดสอบเหล่านั้น มันถูกส่งไปยังถังที่ UC San Diego Birch Aquarium ที่ Scripps Institution of Oceanography

หุ่นยนต์สามารถควบคุมได้โดยการปรับจุดพ่นน้ำ และการกันน้ำของส่วนประกอบไฟฟ้า เช่น แบตเตอรี่และกล้อง ถูกพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จ อุปกรณ์เดินทางด้วยความเร็วประมาณ 18 ถึง 32 เซนติเมตรต่อวินาที ซึ่งเท่ากับประมาณครึ่งไมล์ต่อชั่วโมง ความเร็วนี้น่าประทับใจ และเร็วกว่าหุ่นยนต์อ่อนส่วนใหญ่

Caleb Christianson เป็นหัวหน้า工程师อาวุโสของอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ Dexcom และเป็นผู้นำการศึกษาในกลุ่มวิจัย

“หลังจากที่เราได้ปรับ設計หุ่นยนต์ให้เหมาะสมเพื่อให้สามารถว่ายน้ำในถังในห้องปฏิบัติการได้ มันทำให้เรารู้สึกตื่นเต้นที่จะเห็นว่าหุ่นยนต์สามารถว่ายน้ำได้สำเร็จในอควาเรียมขนาดใหญ่ในหมู่ปะการังและปลา ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง” Christianson กล่าว

หลังจากทดสอบแบบจำลองจุดพ่นน้ำที่แตกต่างกันหลายแบบ ทีมงานสุดท้ายก็พบวิธีหนึ่งที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ และทำให้มันสามารถเคลื่อนที่และเดินทางด้วยความเร็วที่เร็วกว่าได้ หนึ่งในปัจจัยที่มีส่วนช่วยสำคัญในการค้นพบครั้งนี้คือการจำลองการขับเคลื่อนเจ็ต ซึ่งได้รับการนำโดย Professor Qiang Zhu และทีมของเขาในภาควิชาวิศวกรรมโครงสร้างที่ UC San Diego