По примеру морских дьяволов: робот-манта поставил рекорд скорости
Группа робототехников побила собственный рекорд скорости плавающего робота. Пример для его конструкции взяли у рыб, а именно у манты, которую также называют гигантским морским дьяволом. Наблюдения за этим видов скатов помогли улучшить показатели робота на воде и впервые позволили новинке нырять.
Соавтором проекта стал Цзе Инь, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической инженерии в Университете штата Северная Каролина. Он рассказал, что два года назад они с коллегами создали мягкого плавающего робота, чья средняя скорость достигала 3,74 длины его корпуса в секунду.
И вот робототехники улучшили конструкцию. Новый упругий робот стал эффективнее в смысле расхода энергии и развивает скорость, которая в секунду в 6,8 раз превышает его собственную длину. И если предшествующая модель умела плыть исключительно по воде, то новинка перемещается в толще жидкой среды, как рыба.
Крылья мягкого робота похожи на плавники манты, а упругий материал, из которого они сделаны, держит необходимую форму, несмотря на сопротивление воды. Плавники крепятся к гибкому силиконовому корпусу, оснащённому очень важной составляющей всей конструкции — ёмкостью для воздуха. При наполнении воздушной камеры плавники сгибаются, как у манты, которая ими взмахивает. Когда воздух выпускается, плавники автоматически возвращаются в исходное положение.
Аспирант Хайтао Цин, соавтор изобретения, сказал, что именно закачка воздуха в камеру и приводит конструкцию в движение. Крылья устройства за счёт своей упругости стремятся вернуться в исходное состояние, поэтому при выходе воздуха из ёмкости энергия в них высвобождается. Всё это значит, что роботу достаточно единственного привода, и эта простота повышает скорость.
Изучение гидродинамики скатов также сыграло важнейшую роль для вертикального перемещения, то есть всплытия на поверхность. Цзячэн Го, ещё один соавтор, рассказал, как изобретатели наблюдали за движениями мант и смогли их сымитировать, чтобы робот поднимался к поверхности, а также спускался под воду или мог двигаться в толще жидкой среды по прямой.
— Го.
Участник проекта доцент Юаньхан Чжу рассказал, что компьютерное моделирование и практические опыты показали: поток жидкости, направленный вниз при движениях робота, мощнее, чем идущий вверх.
— Чжу.
Хайтао Цин рассказал также о таком важном факторе, как питание сжатым воздухом. Если плавники остановить, то воздушная камера пустеет, и плавучесть робота снижается. В общем, чем быстрее робот взмахивает плавниками, тем больше времени воздушная камера остаётся заполненной, что делает устройство более плавучим.
Исследователи продемонстрировали функциональность изобретения разными способами. Одна из версий робота смогла преодолеть препятствия, расположенные на дне аквариума. Это было похоже на бег с препятствиями, когда надо перескакивать через барьеры. А ещё исследователи показали, что беспривязная версия робота с источником питания буксирует груз по поверхности воды, как миниатюрную баржу.

Теперь коллектив робототехников трудится над улучшением перемещений в боковых направлениях. А также изобретатели изучают другие способы управления, которые значительно расширят возможности всей конструкции, в основе которой, по их словам, «элегантная простота».
Соавтором проекта стал Цзе Инь, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической инженерии в Университете штата Северная Каролина. Он рассказал, что два года назад они с коллегами создали мягкого плавающего робота, чья средняя скорость достигала 3,74 длины его корпуса в секунду.
И вот робототехники улучшили конструкцию. Новый упругий робот стал эффективнее в смысле расхода энергии и развивает скорость, которая в секунду в 6,8 раз превышает его собственную длину. И если предшествующая модель умела плыть исключительно по воде, то новинка перемещается в толще жидкой среды, как рыба.
Крылья мягкого робота похожи на плавники манты, а упругий материал, из которого они сделаны, держит необходимую форму, несмотря на сопротивление воды. Плавники крепятся к гибкому силиконовому корпусу, оснащённому очень важной составляющей всей конструкции — ёмкостью для воздуха. При наполнении воздушной камеры плавники сгибаются, как у манты, которая ими взмахивает. Когда воздух выпускается, плавники автоматически возвращаются в исходное положение.
Аспирант Хайтао Цин, соавтор изобретения, сказал, что именно закачка воздуха в камеру и приводит конструкцию в движение. Крылья устройства за счёт своей упругости стремятся вернуться в исходное состояние, поэтому при выходе воздуха из ёмкости энергия в них высвобождается. Всё это значит, что роботу достаточно единственного привода, и эта простота повышает скорость.
Изучение гидродинамики скатов также сыграло важнейшую роль для вертикального перемещения, то есть всплытия на поверхность. Цзячэн Го, ещё один соавтор, рассказал, как изобретатели наблюдали за движениями мант и смогли их сымитировать, чтобы робот поднимался к поверхности, а также спускался под воду или мог двигаться в толще жидкой среды по прямой.
Когда манты плывут, создаются два потока воды, толкающие их вперёд. Направление они меняют, совершая соответствующие движения. Мы применили аналогичную технику, чтобы робот всплывал. Однако способы контролировать движения по горизонтали ещё нужно совершенствовать
— Го.
Участник проекта доцент Юаньхан Чжу рассказал, что компьютерное моделирование и практические опыты показали: поток жидкости, направленный вниз при движениях робота, мощнее, чем идущий вверх.
Если робот быстро взмахивает плавниками, то начинает всплывать. Но если взмахи замедлить, то робот снижается. Такие способности позволяли ему как нырять, так и двигаться на постоянной глубине
— Чжу.
Хайтао Цин рассказал также о таком важном факторе, как питание сжатым воздухом. Если плавники остановить, то воздушная камера пустеет, и плавучесть робота снижается. В общем, чем быстрее робот взмахивает плавниками, тем больше времени воздушная камера остаётся заполненной, что делает устройство более плавучим.
Исследователи продемонстрировали функциональность изобретения разными способами. Одна из версий робота смогла преодолеть препятствия, расположенные на дне аквариума. Это было похоже на бег с препятствиями, когда надо перескакивать через барьеры. А ещё исследователи показали, что беспривязная версия робота с источником питания буксирует груз по поверхности воды, как миниатюрную баржу.

Теперь коллектив робототехников трудится над улучшением перемещений в боковых направлениях. А также изобретатели изучают другие способы управления, которые значительно расширят возможности всей конструкции, в основе которой, по их словам, «элегантная простота».
- Дмитрий Ладыгин
- youtu.be/pXB9Ip7qa0o
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Земля... это космическая марионетка: оказалось, что Солнце и Луна могут трясти планету сутками
Сейсмологи рассказали, что наблюдения за космическими приливами, поможет предсказывать мегаземлетрясения, цунами и даже извержения вулканов...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...