Các Kỹ Sư Xây Dựng Robot Giống Bạch Tuộc Để Khám Phá Dưới Nước

Các kỹ sư tại Đại học California-San Diego đã tạo ra một robot giống bạch tuộc để khám phá dưới nước. Robot này không có dây và có thể tự di chuyển bằng cách sử dụng các tia nước. Nó cũng đã vượt qua các thách thức điện, chẳng hạn như khả năng mang cảm biến, cụ thể là một máy ảnh.

Michael T. Tolley là một trong những tác giả chính của nghiên cứu và là giáo sư tại Bộ môn Cơ khí và Hàng không tại UC San Diego.

“Chúng tôi基本 đã tái tạo lại tất cả các tính năng chính mà bạch tuộc sử dụng để bơi với tốc độ cao,” Tolley nói. “Đây là robot không dây đầu tiên có thể tạo ra các xung tia nước để di chuyển nhanh như bạch tuộc và có thể đạt được các xung tia nước này bằng cách thay đổi hình dạng cơ thể, điều này cải thiện hiệu suất bơi lội.”

Nghiên cứu được công bố trong Tạp chí Bioinspiration và Biomimetics.

Robot Bạch Tuộc

Robot bạch tuộc lấy cảm hứng từ các vật liệu mềm như acrylic polymer, cũng như một số bộ phận cứng hơn, được in 3D và cắt bằng laser. Các robot mềm an toàn hơn cho cá và san hô khi khám phá dưới nước, vì các robot cứng có thể gây hại cho chúng. Tuy nhiên, có một nhược điểm. Các robot mềm thường chậm hơn và kém hiệu quả khi di chuyển.

Đội nghiên cứu bao gồm các chuyên gia robot và chuyên gia mô phỏng máy tính. Nhóm đã nghiên cứu bạch tuộc do khả năng di chuyển với tốc độ nhanh. Các loài bạch tuộc đạt được tốc độ này thông qua cơ chế đẩy tia nước.

Lấy cảm hứng từ bạch tuộc, đội đã thiết kế robot để nó có thể hút nước vào cơ thể và lưu trữ năng lượng đàn hồi trong da và các xương sườn mềm dẻo. Năng lượng sau đó được giải phóng khi robot nén cơ thể, tạo ra một tia nước đẩy robot.

Khi nó không di chuyển, robot có hình dạng như một chiếc đèn lồng giấy, và các xương sườn của nó mềm dẻo và hoạt động như các lò xo. Mỗi đầu của robot có một tấm tròn nơi các xương sườn kết nối, với một tấm được kết nối với một vòi phun nước. Để nước có thể phun ra, cơ thể của robot phải co lại. Tấm còn lại sau đó được sử dụng để giữ cảm biến, chẳng hạn như một máy ảnh chống nước.

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

Thử Nghiệm Robot

Robot bạch tuộc đã được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của Giáo sư Geno Pawlak, nằm trong Bộ môn Cơ khí và Hàng không tại UC San Diego. Sau những thử nghiệm đó, nó đã được gửi đến các bể tại Aquarium Birch của UC San Diego tại Viện Hải dương học Scripps.

Robot có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh vòi phun, và việc chống nước của các linh kiện điện, chẳng hạn như pin và máy ảnh, đã chứng minh là thành công. Thiết bị di chuyển với tốc độ khoảng 18 đến 32 centimet mỗi giây, tương đương khoảng nửa dặm mỗi giờ. Tốc độ này ấn tượng, nhanh hơn hầu hết các robot mềm.

Caleb Christianson, một kỹ sư thiết bị y tế cao cấp tại Dexcom, đã dẫn đầu nghiên cứu trong nhóm nghiên cứu.

“Sau khi chúng tôi có thể tối ưu hóa thiết kế của robot để nó có thể bơi trong một bể trong phòng thí nghiệm, thật thú vị khi thấy rằng robot có thể bơi thành công trong một bể lớn giữa san hô và cá, chứng tỏ khả năng ứng dụng trong thế giới thực,” Christianson nói.

Sau khi thử nghiệm các mô hình vòi phun khác nhau, đội cuối cùng đã tìm thấy một cách để tăng hiệu suất của robot, cũng như làm cho nó di chuyển và đi với tốc độ nhanh hơn. Một trong những yếu tố đóng góp chính dẫn đến khám phá này là mô phỏng của cơ chế đẩy tia nước, được dẫn dắt bởi Giáo sư Qiang Zhu và nhóm của ông tại Bộ môn Kỹ thuật Cấu trúc tại UC San Diego.