Інженери створюють роботизованого кальмара для підводного дослідження

Інженери з Університету Каліфорнії-Сан-Дієго створили роботизованого кальмара для підводного дослідження. Робот не прикріплений до поверхні та може рухатися за допомогою струменів води. Він також подолав електричні проблеми, такі як можливість нести сенсори, зокрема камеру.

Майкл Т. Толлі є одним із старших авторів дослідження та професором кафедри механічної та аерокосмічної інженерії в Університеті Каліфорнії-Сан-Дієго.

«По суті, ми відтворили всі ключові особливості, які кальмари використовують для швидкого плавання», – сказав Толлі. «Це перший бездротовий робот, який може генерувати імпульси струменів для швидкого руху, як і кальмар, і може досягати цих імпульсів, змінюючи форму свого тіла, що покращує ефективність плавання».

Дослідження було опубліковано в Bioinspiration and Biomimetics.

Роботизований кальмар

Роботизований кальмар складається з м’яких матеріалів, таких як акриловий полімер, а також деяких більш жорстких, 3D-друкованих і лазерно-витеснених деталей. М’які роботи безпечніші для риби та коралів під час підводного дослідження, оскільки жорсткі роботи можуть пошкодити їх. Однак є і недолік. М’які роботи часто повільніші та менш ефективні при маневруванні.

Дослідницька група складалася з робототехніків та експертів комп’ютерного моделювання. Група звернулася до кальмарів через їхню здатність рухатися на високих швидкостях. Цефалоподи досягають цієї швидкості завдяки механізму струменевого руху.

Взявши за приклад кальмарів, команда спроєктувала робота так, щоб він міг приймати воду у своє тіло та зберігати пружну енергію у своїй шкірі та гнучких ребрах. Енергія потім вивільняється роботом, який стискає своє тіло, в результаті чого виникає струмінь води, який рухає робота.

Коли він не рухається, робот має форму паперової лампи, а його ребра гнучкі та діють як пружини. На кожному кінці робота є кругла пластина, де ребра з’єднуються, одна з яких з’єднується з соплом, яке приймає та викидає воду. Для того щоб вода викидалася, тіло робота повинно стиснутися. Інша пластина потім використовується для утримання сенсорів, таких як водонепроникна камера.

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

Тестування робота

Роботизований кальмар був протестований у лабораторії професора Джено Павлака, яка розташована в кафедрі механічної та аерокосмічної інженерії Університету Каліфорнії-Сан-Дієго. Після цих тестів його відправили до акваріуму Бірч в інституті океанографії Скріппса.

Робота можна було керувати, регулюючи сопло, а водонепроникність електричних компонентів, таких як батарея та камера, виявилися успішними. Пристрій рухався зі швидкістю близько 18-32 сантиметрів на секунду, що становить близько половини милі на годину. Швидкість вражаюча, оскільки вона швидша, ніж у більшості м’яких роботів.

Кейлеб Крістіансон, старший інженер медичних пристроїв у компанії Dexcom, очолював дослідження серед дослідницької групи.

«Після того, як ми змогли оптимізувати конструкцію робота так, щоб він плавав у резервуарі в лабораторії, було особливо цікаво побачити, що робот能够 успішно плавати в великому акваріумі серед коралів та риби, демонструючи свою придатність для реальних застосувань», – сказав Крістіансон.

Після тестування різних моделей сопла команда нарешті знайшла одну, яка підвищує ефективність робота, а також дозволяє йому маневрувати та рухатися на вищій швидкості. Одним із основних чинників, які призвели до цього відкриття, було моделювання струменевого руху, яке очолював професор Цян Чжу та його команда в кафедрі будівельної інженерії Університету Каліфорнії-Сан-Дієго.