Podwodne roboty inspirowane naturą

fot. pixabay

Nowy artykuł opublikowany w czasopiśmie npj Robotics przedstawia kompleksową aktualizację obecnego stanu technologii robotów podwodnych. Wskazuje na znaczący postęp w odpowiedzi na inspirację płaszczkami.

Konstrukcji tego typu naukowcy potrzebują do eksploracji i gromadzenia danych z głębin, które w większości pozostają niezbadane. Najbardziej wydajne rozwiązania, podobnie jak w przypadku wielu problemów inżynieryjnych, pochodzą wprost z natury. Aby móc pokonać ograniczenia tradycyjnych śrub napędowych i poprawić zwrotność, naukowcy opracowali roboty inspirowane płaszczkami. Maszyny te naśladują optymalny kształt ciała, co pozwala im ślizgać się w wodzie i utrzymywać stabilność nawet przy występowaniu silnych prądów.

W ramach przeglądu zespół przeanalizował 47 robotów biomimetycznych z płetwami promieniowymi, porównując ich sposób poruszania się i nawigacji. Odkryli, że do napędu wykorzystywanych jest kilka rodzajów siłowników. Najczęściej spotykane są standardowe serwomechanizmy elektryczne, które dobrze sprawdzają się w przypadku większych robotów, ale mogą być zbyt ciężkie lub sztywne w przypadku mniejszych konstrukcji.

Inne roboty z płetwami promieniowymi wykorzystują miękkie poduszki przypominające balony, które napełniają się powietrzem lub wodą, aby uginać napęd, natomiast niektóre wykorzystują inteligentne materiały, które zmieniają kształt pod wpływem sygnału elektrycznego. Istnieją także mikroskopijne roboty zasilane żywymi komórkami serca, które kurczą się, pozwalając na ruch.

Jednym z najważniejszych odkryć jest fakt, że jeśli chodzi o wydajność, znaczenie ma rozmiar konstrukcji. Miniaturowe roboty dobrze współpracują z elastycznymi materiałami, które wyginają się pod wpływem impulsu elektrycznego. Większe maszyny działają natomiast w sposób wydajny w połączeniu z tradycyjnymi silnikami. Problemem są roboty średniej wielkości. W tej skali materiały wytwarzające impulsy elektryczne nie pozwalają pokonywać oporów wody, a tradycyjne silniki są zbyt ciężkie dla samej konstrukcji.

Chociaż autorzy badania przeglądowego twierdzą, że poczyniono ogromne postępy w dziedzinie ruchu robotów podwodnych, kolejnym dużym wyzwaniem stojącym przed konstruktorami jest wyposażenie ich w zdolności detekcji i nawigacji w oparciu o technologię sztucznej inteligencji.

(rr)