O dronă subacvatică ingenioasă poate porni în zbor în mai puțin de o secundă

Roboții au fost în mod tradițional creați special pentru a îndeplini o singură sarcină foarte specifică, dar cercetătorii de la Universitatea Beihang adoptă o abordare foarte diferită, cu un noua drona robotica care poate funcționa sub apă la fel de ușor ca și în aer și are un vârf inteligent, inspirat din natură, pentru a-și maximiza raza de acțiune.

Când te gândești la roboți, probabil că îți vine în minte una dintre cele două versiuni: umanoizii de înaltă capacitate pe care ne-a promis science-fiction sau brațele proaste articulate care îndeplinesc sarcini repetitive în fabrici. Această ultimă abordare este mai mult sau mai puțin acolo unde am fost de decenii, dar pe măsură ce tehnologia ajunge încet din urmă cu imaginația scriitorilor de science fiction, designerii de roboți încep să dezvolte automate capabile să efectueze o varietate mai mare de acțiuni. Piața Boston Dynamicsde exemplu, folosește patru picioare asemănătoare unui câine pentru a naviga pe terenuri variate și pentru a îndeplini multe misiuni diferite, inclusiv protejarea ruinelor Pompeii pe timp de noapte și generarea de hărți 3D detaliate ale zonelor prea periculoase pentru a fi vizitate de oameni.

Abordarea adaptabilă face mai ușor pentru companii sau organizații de cercetare să justifice costul ridicat al unui robot, dar ceea ce Laboratorul de Biomecanică și Robotică Soft al Universității Beihang a creat este cu adevărat unic. Chiar și cu picioare foarte articulate, Boston Dynamics Spot este încă limitat la misiuni la sol. Această nouă dronă poate îndeplini sarcini sub apă, în aer sau ambele, fără a fi nevoie de modificări intermediare.

Pentru cele mai multe drone cu quadcopter, o aterizare pe apă înseamnă că pilotul va trebui să iasă din picioare pentru a-l salva (și apoi să-i înlocuiască majoritatea componentelor electronice). Această dronă este diferită. Este complet rezistent la apă și are un set de elice auto-pliabile care se prăbușesc atunci când sunt folosite la viteze mai mici sub apă pentru a manevra eficient drona în timp ce este scufundată. Apoi se extind automat când drona iese din apă și își ia zborul. Cercetătorii au optimizat performanța dronei, astfel încât tranziția apă-aer să dureze aproximativ o treime de secundă și, asemenea unui grup de delfini care sar din apă, drona este capabilă să facă tranziții repetate apă-aer, efectuând șapte din consecutiv în timpul testelor în aproximativ 20 de secunde.

Ca și în cazul oricărui dispozitiv electronic, capacitățile autonome ale unui robot sunt adesea limitate de capacitatea bateriilor sale, iar acesta este mai ales cazul dronelor zburătoare care se bazează pe patru motoare electrice care se rotesc constant pentru a rămâne în sus. În laborator, veți vedea adesea roboți avansați atașați la cabluri care oferă o sursă de energie neîntreruptă, dar aceasta nu este o opțiune grozavă pentru roboții proiectați să exploreze adâncurile oceanului sau să colecteze date aeriene, sau ambele, în acest caz. . .

Pentru a crește în mod dramatic raza de acțiune a acestei drone și pentru a ajuta la economisirea energiei bateriei atunci când călătoresc către și de la un loc de misiune, cercetătorii i-au oferit un upgrade suplimentar inspirat de peștele remora, mai cunoscut sub numele de peștele sucker, care folosește un disc adeziv deasupra. din cap pentru a se atașa temporar de alte creaturi subacvatice pentru a face autostopul și a conserva energie.

Dronele care pot ateriza pentru a face observații țintite, păstrând în același timp durata de viață a bateriei, nu sunt o idee nouă, dar, la fel ca roboții dintr-o fabrică, folosesc de obicei mecanisme adaptate unor suprafețe specifice, cum ar fi gheare articulate care apucă o ramură sau picioare lipicioase inspirate de gecko care se lipesc de pereți. Pentru o dronă robotizată concepută având în vedere flexibilitate, cercetătorii au dorit o modalitate mai versatilă de a se atașa pe o varietate de suprafețe: umede, uscate, netede, aspre, curbate sau chiar cele care se deplasează sub apă, unde forțele de forfecare a apei necesită o putere foarte mare. adeziune.

Discul lipicios al peștelui remora a fost soluția perfectă, deoarece include redundanțe încorporate care îi permit să se lipească de suprafețe chiar și în contact parțial. În urmă cu doi ani, Li Wen, unul dintre cercetătorii și autorii articolului publicat astăzi, a făcut parte dintr-un alt proiect de cercetare la Universitatea Beihang, care a realizat inginerie inversă funcționarea efectivă a discului peștelui remora.

Imagine pentru articol intitulat O dronă subacvatică ingenioasă poate zbura în mai puțin de o secundă

Această cercetare a arătat că peștele remora aderă la suprafețe similare cu o ventuză, cu o creastă ovală flexibilă de țesut moale care creează o etanșare etanșă. Pe măsură ce apa este forțată să iasă din spațiul dintre remora și gazda ei, aspirația o menține pe loc. Suprafața discului de pește remora este, de asemenea, acoperită cu creste aliniate în coloane și rânduri numite lamele (asemănătoare cu crestele pe care le puteți simți pe cerul gurii) care pot fi extinse prin contracții musculare pentru a angaja spinule minuscule care se agață mai mult de gazduire. Aceste crestături ajută, de asemenea, la crearea unor compartimente de aspirație mai mici, care își mențin etanșarea chiar dacă buza mai mare a discului nu o face. Spre deosebire de o ventuză, care își eliberează prinderea pe o suprafață netedă atunci când o mică parte a marginii sale este ridicată, un pește remora va ține întotdeauna.

Imagine pentru articol intitulat O dronă subacvatică ingenioasă poate zbura în mai puțin de o secundă

Echipa a reușit să creeze o versiune artificială a discului de aspirare a peștilor remora printr-o abordare cu patru straturi. Au combinat un strat ultra-flexibil deasupra cu structuri mai rigide dedesubt, precum și un strat cu o rețea de canale mici care pot fi umflate atunci când sunt umplute cu lichid, înlocuind țesutul muscular viu ca mijloc de a angaja structurile lamelare pentru a crește și mai mult aspirația. .

Instalat deasupra dronei submersibile, mecanismul de aspirare îi permite să se lipească de o varietate de suprafețe, chiar dacă acestea au o textură aspră, nu sunt perfect plane sau au o suprafață mai mică decât mecanismul de aspirație. Asemenea unui pește remora, drona ar putea, cel puțin în teorie, să găsească o gazdă subacvatică (care nu este imediat speriată de elicele sale care se rotesc) și să se atașeze pentru o rotire liberă, necesitând doar puterea mecanismului de aspirație, care este un consum minim al bateriilor sale de bord. Același lucru s-ar putea face în aer, deși provocările atașării cu succes a dronei la o altă aeronavă ar fi monumentale, întrucât chiar și ceva atât de lent ca un planor are o viteză minimă de 40 mph: o țintă în mișcare dificilă.

O utilizare mai plauzibilă a mecanismului de vid este să cocoțați temporar drona undeva cu un punct de vedere ideal pentru observații pe termen lung. În loc să se bazeze pe cele patru motoare ale sale pentru a menține o anumită poziție sub apă în timp ce se luptă cu curenții în mișcare, drona s-ar putea lipi de o stâncă sau de un buștean și să-și oprească motoarele, în timp ce alimentează senzorii și camerele. . Același lucru ar putea fi făcut deasupra liniei de plutire, cu drona zburând și lipindu-se de o parte a unei clădiri înalte sau sub nacela unei turbine eoliene și efectuând măsurători și alte date de colectare a datelor fără utilizarea motoarelor sale de descărcare a bateriei. Este o soluție pentru tehnologia bateriilor care este încă incredibil de limitată și evită necesitatea de a repara singuri bateriile.

.

Add Comment