Bygget til afstand og hastighed, Tunabot kan belyse, hvordan fisk bevæger sig

De bedste menneskelige løbere specialiserer sig-med nogle dedikeret til at dække ultralange afstande, mens andre fokuserer på lynhastighed over et par meter.

I det åbne hav, selvom, tun kan begge dele - som yderst effektive svømmere, de er i stand til at migrere tusinder af miles over Stillehavet fra Californien til Japan, men når truet eller på jagt, de er også blandt de hurtigste fisk i vandet, i stand til at nå hastigheder på næsten 50 miles i timen.

Men for forskere, ligesom George Lauder, der håber på bedre at forstå, hvordan fisk bevæger sig ved at udvikle robotter til at modellere deres undervands "gangart, "Denne fleksibilitet har været vanvittigt svær at fange indtil nu.

Henry Bryant Bigelow Professor i Ichthyology, Lauder og et team af forskere fra University of Virginia udviklede "Tunabot, "den første robot tun, der nøjagtigt kan efterligne både tunets meget effektive svømmestil og deres høje hastighed. Robotten er beskrevet i et papir publiceret i Science Robotics .

"Folk er kommet med nogle komplicerede måder at bygge fiskerobotter på. Nogle kan bevæge sig ret hurtigt, men de tager store mængder strøm, "Forklarede Lauder." Vi ville skabe noget, der kunne tilnærme energibehovet til fiskene og bevæge sig effektivt over en række hastigheder.

"Det er som en Porsche, der går gennem Cambridge -trafik, "Sagde Lauder." Det går ikke 100 miles i timen, men det kan gå til sporet og udføre på et højt niveau. Tun er stort set ligesom Porsche, de er højtydende fisk, der har evnen til at bevæge sig relativt langsomt og effektivt, men de er glade for at øge det. "

Udfordringen, Lauder sagde, var ved at designe en mekanisme, der effektivt kunne omdanne rotation af en motor til en flaske fra siden til side af en fiskehale-og løsningen viste sig at være overraskende enkel.

"Et team ledet af Hilary Bart-Smith, en professor i UVA Engineering's Institut for Mekanik og Rumfartsteknik, gjorde det ved at fastgøre en bøjet aksel til motoren, "Sagde Lauder." Så det er ekstremt enkelt, og det viste sig at være meget effektivt og meget strømeffektivt. Det hele koster kun omkring $ 100. "

Og med test udført i Lauders laboratorium, UVA -teamet kunne vise robotens ydeevne og strømforbrug svarer til levende fisk.

Faktisk, Lauder sagde, Tunabot var så energieffektiv, at med kun den strøm, der leveres af et iPhone -batteri, det kunne svømme så langt som omkring 5½ miles. Den samme robot, selvom, var også i stand til meget hurtig bevægelse, klapper halen op til 15 gange i sekundet.

"Du kan tænke på det som miles per gallon, i det væsentlige, "Lauder sagde." Vi vil have noget, der er fisklignende i ydeevne, så vi kan forstå, hvordan halen på en tunfisk fungerer, så vi kan visualisere strømmen over halen, og det er svært at gøre i en levende tun. "

Det er ikke at sige, at holdet ikke sammenlignede Tunabot med sine biologiske fætre.

"Vi sammenlignede dette kvantitativt med data fra levende gulfin tun, "Forklarede Lauder." Der er en gruppe i Rhode Island, der dyrker gulfin tun, og vi kunne gå derhen og sammenligne robotten med 2 meter lang tun. Det er usædvanligt, for at et robotpapir skal have biologiske kvalitetsdata til præcise sammenligninger. "

Ultimativt, Lauder sagde, håbet er, at Tunabot vil hjælpe med at kaste lys over biomekanikken for, hvordan fisk i det åbne hav svømmer. "Det har altid været et af målene med projektet, "sagde han." Der er en række fiskerobotter, der er designet til forskellige formål, men ... det har været svært at udvikle robotter, der på nogen måde nærmer sig ydeevnen af ​​åbne havfisk. Ideen om at udforske dette højhastigheds ydeevne rum, der ikke var gjort før, og det er vores største bidrag. "

Denne historie er udgivet med tilladelse fra Harvard Gazette, Harvard Universitets officielle avis. For yderligere universitetsnyheder, besøg Harvard.edu.