Gennemsigtig ål-lignende blød robot kan svømme lydløst under vandet

En innovativ, åle-lignende robot udviklet af ingeniører og havbiologer ved University of California kan svømme lydløst i saltvand uden en elektrisk motor. I stedet, robotten bruger kunstige muskler fyldt med vand til at drive sig selv frem. Den fodlange robot, som er forbundet til et elektronikkort, der forbliver på overfladen, er også praktisk talt gennemsigtig.

Holdet, som omfatter forskere fra UC San Diego og UC Berkeley, detaljer om deres arbejde i 25. april-udgaven af Videnskab robotik . Forskere siger, at botten er et vigtigt skridt mod en fremtid, hvor bløde robotter kan svømme i havet sammen med fisk og hvirvelløse dyr uden at forstyrre eller skade dem. I dag, de fleste undervandsfartøjer designet til at observere livet i havet er stive og ubådslignende og drevet af elektriske motorer med støjende propeller.

"I stedet for propeller, vores robot bruger bløde kunstige muskler til at bevæge sig som en ål under vandet uden at lave nogen lyd, " sagde Caleb Christianson, en ph.d. studerende ved Jacobs School of Engineering ved UC San Diego.

En vigtig innovation var at bruge saltvandet, som robotten svømmer i, til at hjælpe med at generere de elektriske kræfter, der driver den frem. Botten er udstyret med kabler, der tilfører spænding til både saltvandet, der omgiver den, og til poser med vand inde i dens kunstige muskler. Robottens elektronik leverer så negative ladninger i vandet lige uden for robotten og positive ladninger inde i robotten, der aktiverer musklerne. De elektriske ladninger får musklerne til at bøje, genererer robottens bølgende svømmebevægelse. Ladningerne er placeret lige uden for robottens overflade og fører meget lidt strøm, så de er sikre for nærliggende havliv.

"Vores største gennembrud var ideen om at bruge miljøet som en del af vores design, " sagde Michael T. Tolley, avisens tilsvarende forfatter og professor i maskinteknik ved Jacobs School ved UC San Diego. "Der vil være flere skridt til at skabe en effektiv, praktisk, ubundet ål robot, men på dette tidspunkt har vi bevist, at det er muligt."

Tidligere, andre forskergrupper havde udviklet robotter med lignende teknologi. Men for at drive disse robotter, ingeniører brugte materialer, der skal holdes i konstant spænding inde i halvstive rammer. Det Videnskab robotik undersøgelse viser, at rammerne ikke er nødvendige.

"Dette er på en måde den blødeste robot, der er udviklet til undervandsudforskning, " sagde Tolley.

Robotten blev testet inde i saltvandstanke fyldt med vandmænd, koraller og fisk i Birch Aquarium ved Scripps Institution of Oceanography ved UC San Diego og i Tolleys laboratorium.

De ledende kamre inde i robottens kunstige muskler kan fyldes med fluorescerende farvestof (som vist i videoen, der ledsager undersøgelsen og denne udgivelse). I fremtiden, fluorescensen kunne bruges som en slags signaleringssystem.

De næste trin omfatter også forbedring af robottens pålidelighed og dens geometri. Forskere skal forbedre ballasten, udstyre robotten med vægte, så den kan dykke dybere. For nu, ingeniører har improviseret ballastvægte med en række objekter, såsom magneter. I det fremtidige arbejde, forskere forestiller sig at bygge et hoved til deres ålerobot til at huse en række sensorer.