Mød havets nye vogtere - robotvandmænd

Nye robotvandmænd kan være nøglen til at overvåge og pleje skrøbelige dele af verdenshavene uden at beskadige dem.

Robotterne er udviklet af et hold amerikanske videnskabsmænd, fra Florida Atlantic University (FAU) og US Office of Naval Research. De er designet til at kunne svømme frit, styre fra side til side, og svømme gennem smalle åbninger.

Forskerne fremlagde deres resultater i dag i tidsskriftet Bioinspiration og biomimetik .

Tilsvarende forfatter Dr. Erik Engeberg, fra FAU, sagde:"At studere og overvåge skrøbelige miljøer, såsom koralrev, har altid været udfordrende for havforskere. Bløde robotter har et stort potentiale til at hjælpe med dette.

"Biomimetiske bløde robotter baseret på fisk og andre havdyr har vundet popularitet i forskningsmiljøet i de sidste par år. Vandmænd er fremragende kandidater, fordi de er meget effektive svømmere.

"Deres fremdriftsevne skyldes formen på deres kroppe, som kan producere en kombination af hvirvel, jet fremdrift, roning, og sugebaseret bevægelse."

For at udnytte denne præstation, forskerne brugte formen af ​​månevandmændene (Aurelia aurita) i larvestadiet af dens livscyklus. Mens tidligere robotvandmandsdesigns brugte en række forskellige fremdriftsmekanismer, holdets design til deres nye vandmænd brugte hydrauliske netværk til fremdrift.

Dr. Engeberg sagde:"En hovedanvendelse af robotten er at udforske og overvåge sarte økosystemer, så vi valgte bløde hydrauliske netværksaktuatorer for at forhindre utilsigtet skade. Derudover levende vandmænd har neutral opdrift. For at efterligne dette, vi brugte vand til at puste de hydrauliske netværksaktuatorer op, mens vi svømmede."

For at tillade vandmændene at styre, holdet brugte to pumpehjulspumper til at puste de otte tentakler op. Løbehjulspumpens design producerede et åbent kredsløb af vandstrøm, hvor vand fra omgivelserne blev pumpet ind i de bløde aktuatorer for at frembringe et svømmeslag. Når pumperne ikke var drevet, elasticiteten af ​​tentakelaktuatorens siliciumgummimateriale indsnævrede aktuatorerne for at skubbe vandet tilbage i miljøet under afslapningsfasen.

Denne elasticitet er som den passive elasticitet, som levende vandmænd viser efter klokkesammentrækninger. Designet fjernede også behovet for ventiler, reducere kontrolkompleksitet, pladsbehov, og omkostninger.

Holdet 3-D printede fem forskellige robotvandmænd, brug af silikonegummi til aktuatorerne. Hver vandmand havde en varierende gummihårdhed for at teste den effekt, den havde på fremdriftseffektiviteten.

De testede også robotternes evne til at presse sig gennem smalle åbninger, ved hjælp af cirkulære huller skåret i en plexiglasplade.

Dr. Engeberg sagde:"Vi fandt ud af, at robotterne var i stand til at svømme gennem åbninger, der var smallere end robottens nominelle diameter. I fremtiden, vi planlægger at inkorporere miljøsensorer som sonar i robottens kontrolalgoritme, sammen med en navigationsalgoritme. Dette vil gøre det muligt for den at finde huller og afgøre, om den kan svømme gennem dem."