Czujniki lokalizacji wykorzystujące ‘rybie’ pole elektryczne

Czujniki lokalizacji wykorzystujące ‘rybie’ pole elektryczne

Bezzałogowe jednostki podwodne mogłyby być skuteczniejsze naśladując sposób, w jaki niektóre ryby sondują swoje otoczenie polem elektrycznym.

Wiele ryb, zarówno morskich, jak i słodkowodnych, może wyczuwać pole elektryczne, a niektóre nawet generować swoje własne słabe pole, które pomaga im nawigować, identyfikować obiekty, a nawet komunikować się z innymi rybami.

Malcolm MacIver z kolegami z Northwestern University in Chicago zajmujący się badaniem biomechaniki tych ‘elektrycznych ryb’, opracował właśnie, inspirowany przez nie, sztuczny system detekcji pola elektrycznego.

„Obecnie żaden pojazd nie jest dość zwrotny i precyzyjny, by operować w tak ciasnych przestrzeniach jak przy monitorowaniu rafy koralowej, podwodnych badaniach strukturalnych, czy poszukiwaniu zatopionych okrętów,” – powiedział Maclver. „Do takich zadań konieczna jest nie tylko ogromna sprawność, ale i umiejętność ‘czucia’ we wszystkich kierunkach tak, by uniknąć przeszkód. Elektro-lokalizacja jest do tego celu idealna.”

System elektro-lokalizacyjny składa się z dwóch elektrod emitujących pole i dwóch mierzących napięcie. Pary elektrod umieszczone w przeciwnych rogach diamentu zostały zanurzone w celach testowych w płytkiej wodzie.

W sytuacji, gdy nic nie zaburza wyemitowanego pola elektrycznego, obie pary elektrod wskazuje identyczny odczyt. Ale, gdy coś znajduje się w odległości kilku centymetrów od elektrod, zaburzenia pola różnicują wskazania czujników. Komputer po przeprowadzeniu serii odczytów może określić lokalizację obiektu. System ten, dzięki wzmocnieniu zakłóceń pola, umożliwia wykrycie nawet małych obiektów.

W celach testowych, cztery czujniki zostały zamontowane na ramieniu robota i zanurzone w zbiorniku wody. Następnie czujniki były poruszane wokół kuli zamocowanej na dnie zbiornika i zapisywane były wyniki pomiarów.

Eksperyment był powtarzany z kulami o różnych rozmiarach, zrobionych z metalu i plastiku, umieszczonych w wodzie słonej i słodkiej. We wszystkich przypadkach udało się określić pozycję obiektu z dokładnością do 3 milimetrów po 10 ruchach.

Zespół planuje w toku dalszych prac tak udoskonalić system, by móc przy jego pomocy określić również wielkość, kształt, czy skład obiektu.

(lk)