Robotyczna ryba adaptuje się do prądów wodnych

fot. pixabay

Ryby posiadają system sensoryczny zwany linią boczną, który pozwala im wykrywać ruchy, wibracje i gradienty ciśnienia w wodzie. Naukowcy wyposażyli jej zrobotyzowaną wersję w biomimetyczny system, który pozwala ją naśladować i określać optymalną prędkość przepływu.

W badaniu wzięli udział naukowcy z Instytutu Maxa Plancka oraz Uniwersytetów Harwarda i w Seulu. Stworzyli oni robota inspirowanego rybą o miękkim korpusie, który był w stanie utrzymywać się w miejscu, płynąc pod prąd wody przepływającej przez zbiornik.

Faliste ruchy ryby były możliwe dzięki szeregowi połączonych ze sobą silikonowych komór rozmieszczonych po obu stronach ciała. Powietrze było naprzemiennie wpompowywane do przestrzeni z jednej i drugiej strony - powodowało to rozszerzanie się i zakrzywianie jednej z nich oraz kurczenie drugiej.

System linii bocznych robota składał się z dwóch silikonowych mikrokanałów wypełnionych płynnym metalem, które biegły wzdłuż każdego z boków. Gdy kanały się rozciągały, opór elektryczny znajdującego się w nich ciekłego metalu wzrastał. Monitorując zmiany jego wartości, można było określić, w jakim stopniu dana wielkość ciśnienia powoduje efektywne falowanie ciała robota.

Naukowcy przystąpili do tworzenia samouczącego się algorytmu w zamkniętej pętli zwrotnej, w ramach którego komputer podłączony do robota mierzył zmieniającą się prędkość prądu wody, a następnie automatycznie dostosowywał ciśnienie powietrza w komorach w odpowiedzi na te informacje. Pozwoliło to robotowi na ciągłe utrzymywanie prędkości dopasowanej do prądu wodnego. W środowisku naturalnym, takim jak rzeka, zapobiegałoby to niechcianemu przemieszczaniu się robota w dół rzeki.

- Nowa konstrukcja pozwoli nam przetestować i udoskonalić hipotezy dotyczące neuromechaniki pływających zwierząt, a także pomoże udoskonalić przyszłe roboty podwodne - powiedział dr Ardian Jusufi z Instytutu Maxa Plancka - Oprócz scharakteryzowania czujnika odkształcenia zanurzonego w płynie w warunkach dynamicznych po raz pierwszy opracowaliśmy proste i elastyczne podejście do modelowania opartego na danych, aby zaprojektować nasz kontroler sprzężenia zwrotnego.

Artykuł na temat badań został niedawno opublikowany w czasopiśmie Advanced Intelligent Systems. Robota można zobaczyć w akcji na poniższym filmie.

(rr)