Miękka robotic ryba z 3D drukowanymi składnikami Przygotowywającymi dla Morskiego życia obserwaci

Wcześniej w tym miesiącu naukowcy opublikowali kilka rzadkich zdjęć starożytnego i nieuchwytnego rekina Grenlandii, który żyje w Arktyce. Ich odkrycia pokazują, że dokumentowanie życia pod wodą nie jest jeszcze łatwym zadaniem, niezależnie od licznych postępów technologicznych. Ale projekt CSAIL mógłby dostarczyć odpowiedzi, ponieważ SoFi został pomyślnie przetestowany w Tęczowej Rafie Fidżi na głębokości ponad 50 stóp przez maksymalnie 40 minut na raz.

Miękka, zautomatyzowana ryba była w stanie przyjąć wysoką rozdzielczość zdjęcia i filmy podczas jednoczesnego obchodzenia się z prądami, bez naruszania prawdziwych ryb, które obserwował.

Doktorant CSAIL, Robert Katzschmann, powiedział: "Według naszej wiedzy, jest to pierwsza robota, która może pływać bez przywiązań trzy wymiary przez dłuższy czas. Jesteśmy podekscytowani możliwością skorzystania z takiego systemu, aby zbliżyć się do życia morskiego, niż ludzie mogą osiągnąć to samo. "

Zazwyczaj autonomiczne pojazdy podwodne (AUV) są napędzane kosztownymi, duże śmigła lub przywiązane do łodzi. Ale SoFi, kontrolowane przez wodoodporny kontroler Super Nintendo, jest o wiele lżejsze, tylko z silnikiem, kamerą i baterią litowo-polimerową, jak w każdym smartfonie.

Naukowcy opracował niestandardowy system łączności akustycznej, aby zmienić prędkość robota i wykonywać zwoje. Silnik pompuje wodę do dwóch balonowych komór w ogonie, które działają jak para tłoków w silniku, aby pływać SoFi. Podczas gdy jedna komora się rozszerza, wygina się i wygina w jednym kierunku, a kiedy woda jest popychana do drugiej komory za pomocą siłowników, kanał ten przemieszcza się w przeciwnym kierunku, tworząc ruch boczny podobny do ruchu prawdziwej ryby.

Tylna połowa SoFi została wykonana z elastycznego plastiku i gumy silikonowej. Głowa, która zawiera całą elektronikę robota i kilka innych elementów, została wydrukowana w 3D. Głowa zawiera również niewielką ilość oliwki dla dzieci, która nie będzie kompresować przed zmianami ciśnienia, w celu zmniejszenia ryzyka wycieku wody w CD3D < /a>.

Zespół opublikował artykuł na temat swojej pracy, zatytułowany "Badanie podwodnego życia z kontrolowaną akustycznie miękką robotyczną rybą", w czasopiśmie Science Robotics. Katzschmann był głównym autorem, a współautorem był Joseph DelPreto, były postdok Robert MacCurdy, obecnie adiunkt na University of Colorado w Boulder,i dyrektor CSAIL, Daniela Rus.

"Autorzy wykazują szereg osiągnięć technicznych w produkcji, zasilaniu i wodoodporności, które umożliwiają robotowi poruszanie się pod wodą bez uwięzi. Robot taki jak ten może pomóc w dokładniejszym zbadaniu rafy niż obecne roboty, zarówno dlatego, że może zbliżyć się bardziej bezpiecznie do rafy, jak i dlatego, że może być lepiej zaakceptowany przez gatunki morskie "- wyjaśnia Cecilia Laschi, profesor biorobotics w Sant "Anna School of Advanced Studies we Włoszech.

System hydrauliczny SoFi może zmieniać swoje schematy przepływu, aby osiągnąć różne manewry ogonowe, co daje w wyniku zakres prędkości pływania; jednak średnia prędkość robota wynosi mniej więcej połowę długości ciała na sekundę. Ale prawdziwym wyzwaniem było przekonanie SoFI do pływania na różnych głębokościach.

Obydwa boczne płetwy robota zajmują się tym, dostosowując wysokość do nurkowania. Regulowana komora wagi i jednostka sterująca pływalnością, która kompresuje i dekompresuje powietrze zmieniając gęstość, pozwala SoFi na pionową regulację pozycji.

Według artykułu "Jest to pierwszy przypadek miękkiego siłownika płynnego z powodzeniem służy jako mechanizm napędowy do przedłużonego swobodnego podwodnego eksplorowania na wielu głębokościach. "

Miękka, zrobotyzowana ryba jest w rzeczywistości częścią większej części prac CSAIL skupionych wokół miękkich robotów, które mogą być mocniejsze, bezpieczniejsze i łatwiejsze kontrolować niż te sztywne.

"Unikanie kolizji często prowadzi do nieskutecznego ruchu, ponieważ robot musi zadowolić się trajektorią bezkolizyjną. W przeciwieństwie do tego, miękki robot jest nie tylko bardziej podatny na kolizję, ale może wykorzystać go jako informację do lepszego planu ruchu następnym razem ", wyjaśnił Rus, Andrew i Erna Viterbi, profesor elektrotechniki i informatyki. MIT.

Od ultradźwiękowych systemów komunikacyjnych do minimalnego poziomu hałasu silnika, SoFi został opracowany, aby nie zakłócać spokoju ryb w otaczającym środowisku.

Rus powiedział: "Robot jest zdolny do obserwacji i interakcji z życiem morskim i wydaje się, że nie przeszkadza prawdziwym rybom."

Zespół, który otrzymał wsparcie od National Science Foundation, rozpocznie teraz kilka ulepszeń SoFi , w tym zmiany kształtu ogona i nadwozia oraz ulepszenie układu pompy w celu zwiększenia jej prędkości. Dodatkowo wkrótce dostosują kamerę pokładową, aby SoFi mogła automatycznie podążać za rzeczywistościąryby.

"Postrzegamy SoFi jako pierwszy krok w kierunku rozwoju prawie każdego podwodnego obserwatorium. Ma potencjał, aby być nowy typ narzędzia do oceanu eksploracji i otworzyć nowe możliwości dla odkrywając tajemnice życia morskiego”Rus powiedział.

Dodatkowe SoFis zostanie również zbudowany, więc biolodzy mogą obserwować jak prawdziwe ryby reagują na zmiany środowiskowe.