Совместная исследовательская группа из двух индийских технологических институтов разработала робота, который выглядит и движется как медуза, и может использоваться для удаленного наблюдения за морской жизнью или выполнения других практических задач под водой. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
В последние десятилетия робототехники разрабатывают все более сложных роботов, вдохновленных природой и живыми организмами. Реалистично имитируя биологические процессы и поведение животных, эти роботы часто могут ориентироваться в различных средах и решать реальные проблемы наиболее эффективным образом.
В Индии исследовательская группа из двух технологических институтов (в Индоре и Джодхпуре) разработала нового робота, также вдохновленного биотехнологиями, который выглядит и движется как медуза и предназначен действовать под водой. Действующий прототип был описан в научном издании International Journal of Intelligent Robotics and Applications.
Как следует из пояснений разработчиков, эластичный робот-медуза был изготовлен на основе полиимида. Он способен приводиться в движение за счет действия металлического сплава «с памятью прежней формы» (SMA) – то есть обладающнго способностью после деформации возвращаться к своей первоначальной форме в качестве реакции на изменение температуры.
При конструировании своего робота индийские исследователи М. Муралидхаран, П. Шайни и их коллеги сначала разрезали листы полиамида марки Kapton толщиной 75 мкм на ленты, а затем – на отдельные равные элементы, которые в конечном итоге сформировали в симметричную структуру диаметром 25 см, напоминающую тело медузы.
Далее они проделали отверстия в этой структуре в определенных местах, куда позже вставили тонкие проволочки на основе SMA. Для своего робота исследователи использовали SMA под названием нитинол, который довольно широко используется для создания различных устройств, кабельных разъемов и других электронных компонентов.
После вставки нитиоловых проволок в отверстия, пробитые в конструкции, поверх корпуса робота-медузы был наклеен дополнительный кусок полиамидной ленты, чтобы зафиксировать проволоки. В завершение работы исследователи использовали резиновые нити, чтобы соединить конец каждого «щупальца» с центром «тела» робота.
«Алгоритм поведения предлагаемой структуры медузы был исследован с различными диаметрами и частотами проводов SMA. При этом были измерены смещение и скорость щупалец робота-медузы во время имитации. Также было выполнено температурное моделирование встроенной конструкции SMA и моделирование прогиба с использованием теории изгиба балок. С помощью инструмента Ansys Fluent было проведено предварительное моделирование имитации движений робота-медузы, и была оценена сила тяги», – пояснили Муралидхаран и Шайни.
Робот, вдохновленный медузой и созданный индийскими исследователями, в конечном итоге получился гибким и очень легким – его вес составляет всего 45 г. Он также основан на недорогих и легкодоступных материалах и может быть легко изготовлен в большем масштабе. В демонстрационных тестах прототип робота-медузы показал себя успешно, проплыв по горизонтали со скоростью 10 мм/с и по вертикали со скоростью 0,2 мм/с.
«Первоначальный прототип был разработан с бортовым модулем камеры и датчиком сонара для обнаружения объектов с водонепроницаемой конструкцией колокола PDMS Результаты показывают, что предложенный метод можно успешно применять для имитации передвижения медуз и распространять на различные подводные сферы применения», – пишут исследователи.
По их мнению, в будущем конструкция и характеристики робота-медузы могут быть заметно усовершенствованы за счет его приспособленности для выполнения конкретных задач. Например, робот-медуза может помочь эффективно решать многочисленные реальные проблемы, связанные с навигацией и/или мониторингом подводной среды.