Forscher Bringen Eine Neue Rasse Von Roboterfischen Hervor
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Anonim

Ein schlankerer Robo-Fisch aus einem flexiblen Polymer ahmt die Mechanik natürlicher Fische besser nach.

Ingenieure haben lange in der Natur nach Hinweisen gesucht, die helfen, Roboter zu bauen, die sich mit etwas bewegen, das der Anmut der Lebewesen nahe kommt. Obwohl die Verwendung von starren Metall- und Kunststoffteilen tendenziell zu steifen, mechanischen Bewegungen führt, experimentiert ein Team am Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit der Verwendung eines einzelnen Stücks flexiblen Silizium- und Urethanpolymers, um Roboterfische zu erzeugen, die reibungslos funktionieren schlängeln sich durch das Wasser, ähnlich wie ihre natürlichen Gegenstücke.

Fische treiben sich selbst an, indem sie Muskeln auf beiden Seiten ihres Körpers zusammenziehen und eine Welle erzeugen, die sich von Kopf bis Schwanz bewegt. Um die Bewegung nachzuahmen, hat der M.I.T. Forscher haben zwei verschiedene Arten von Robo-Fischen geschaffen.

Die erste Art von Wasserautomaten, die etwa 12,7 Zentimeter misst, ahmt die von Bass und Forelle verwendete carangiforme Schwimmtechnik nach. Der größte Teil der Bewegung findet am hinteren Ende des Körpers statt, sagt Pablo Valdivia y Alvarado, ein Forschungsmitarbeiter im Mechatronik-Forschungslabor von M.I.T., der sich mit Kamal Youcef-Toumi, einem M.I.T. Professor für Maschinenbau und Direktor des Labors. Fische, die diese Art von Bewegung verwenden, sind im Allgemeinen schnelle Schwimmer, fügt er hinzu.

Der zweite Typ ist ein 20 Zentimeter langer Robo-Fisch, der sich eher wie ein Thunfisch oder Hai bewegt und schneller und über längere Strecken schwimmt. Die Bewegung dieser Fische (und auch der Delfine) konzentriert sich auf den Schwanz und die Region, in der sich der Schwanz am Körper festsetzt.

Die Robo-Fish-Prototypen des MIT schneiden für einen Roboterfisch mit fast einer Körperlänge pro Sekunde schnell durch das Wasser, aber nicht mit dem Originalartikel, der laut dem 10-fachen seiner Körperlänge pro Sekunde schwimmen kann die Forscher.

Das Robo-Fish-Projekt ist eine Erweiterung der Doktorarbeit von Valdivia y Alvarado am M.I.T., mit der versucht wurde, "eine Methode zum Bau mobiler Roboter zu entwickeln, indem die natürlichen Schwingungen nachgiebiger Körper ausgenutzt werden", sagt er. Wenn Menschen Roboter bauen, sei es ein Humanoid, ein Vierbeiner oder ein Fisch, neigen sie dazu, sehr komplexe Mechanismen zu schaffen, und diese Komplexität wirkt ihnen oft entgegen, indem sie mehrere potenzielle Fehlerpunkte schafft, sagt Valdivia y Alvarado. Da der Robo-Fisch, den er und Youcef-Toumi hergestellt haben, aus einem einzigen Stück Polymer besteht, ist es einfacher, wasserdicht zu machen als frühere Generationen von Roboterfischen.

Valdivia y Alvarado und Youcef-Toumi profitierten von einer Fülle von Daten, die aus früheren Forschungen zu Roboterfischen stammen. 1994 wurde M.I.T. Ozeaningenieure demonstrierten Robo-Thunfisch, einen 1,2 Meter langen Roboterfisch mit 2 843 Teilen, die von sechs Motoren gesteuert werden. Die Robo-Fische von Valdivia y Alvarado werden von einem einzigen Motor angetrieben und bestehen aus weniger als 10 Teilen, einschließlich der Karosserie und der Verkabelung. Andere Roboterfischexperimente wurden von der Universität von Essex in England, dem California Institute of Technology und mehreren anderen durchgeführt.

Während Robo-Thunfisch und einige der folgenden gebaut wurden, um Forschern die Untersuchung der Fluiddynamik und des Schwimmens von Fischen zu erleichtern, hofft Valdivia y Alvarado, dass seine neue Generation von Robo-Fischen zu autonomen Unterwassergeräten führen wird, die eine Reihe von Aufgaben erfüllen können B. Inspektion von untergetauchten Schiffen sowie Öl- und Gasleitungen, Überwachung von Wasserstraßen und Erkennung von Umweltschadstoffen. Seine ersten Prototypen sind an eine externe Stromquelle angeschlossen, aber die Zukunft wird batteriebetriebene Modelle umfassen.

Und Grundfische sind nur der erste Schritt. Bis Dezember planen Valdivia y Alvarado und Youcef-Toumi den Bau eines Prototyps von Mantarochen und Salamander, die beide komplexere Bewegungen erfordern als die ursprünglichen Robofische.

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