Robot węgorz, czyli sztuczne mięśnie w podwodnych głębinach

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Czas czytania: 3 min.

Imitacja przekonującego ruchu cudów natury nie jest prosta. Ale kiedy już się uda, to rezultaty są niesamowite. Czasem tak przekonujące, że trudno odróżnić istoty syntetyczne od prawdziwych.

Robotyka, mechanika, automatyka, elektronika. Nauki i dziedziny, z których znacie Botland najlepiej. Równie często jednak w naszych artykułach powracają biotechnologia i biomimetyka, czyli sztuka naśladowania natury w zastosowaniach dla nowych technologii. Podglądaliśmy już wszystkie trzy królestwa – podniebne przestworza i latające po nich bioniczne ptaki, środkowoafrykańskie dżungle, w których żyje żaba-pierwowzór ksenobota, a teraz nadszedł czas na morza i oceany.

Roboty morskie i cicha podwodna eksploracja

Nie jest to pomysł najnowszy, ale z pewnością umknął wielu szczurom lądowym. Zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego opracował w 2018 roku robota przypominającego węgorza – to tzw. eel robot. Maszyna eksploruje bez przeszkód w słonej wodzie morskiej i oceanicznej. Porusza się wężowym ruchem za pomocą sztucznych mięśni. Robot wygląda prawie zarazem cudacznie i zachwycająco tak, jak inni mieszkańcy podwodnych głębin, ponieważ jego ciało jest cienkie i półprzezroczyste, a nie pełne rażących oczy sztucznością komponentów elektronicznych. Porusza się bezgłośnie jak drapieżnik.

Przy pracy nad podobnymi projektami robotów morskich zespoły naukowców z Computer Science & Artificial Intelligence Laboratory na MIT oraz zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego starały się znaleźć rozwiązanie problemu, z którym biolodzy morscy zmagali się od lat. Chodzi o to, jak monitorować głębiny i zbierać dane bez zakłócania, uszkadzania lub w naruszania w jakikolwiek sposób ekosystemu. 

Dlaczego ta cisza jest tak ważna i przełomowa? Badacze zwracają uwagę, że większość podwodnych jednostek naukowych jest bliższa łodziom podwodnym i batyskafom ze sztywnymi strukturami i silnikami elektrycznymi, które sprawiają, że są słyszalne.

Pomysł robota Eelume zasugerowali już w 2016 roku Norwedzy: 

Napędzany przez samo środowisko

Zamiast śmigieł, turbin czy śrub robot węgorz wykorzystuje miękkie sztuczne mięśnie. Jest w stanie osiągnąć taki ruch dzięki wykorzystaniu słonej wody, w której pływa, do wytworzenia wystarczającej energii elektrycznej, aby pchnąć ciało do przodu. Przewody doprowadzają prąd nie tylko do słonej wody wokół robota, ale również do woreczków z wodą znajdujących się wewnątrz jego sztucznych mięśni. Elektronika wewnątrz robota „przepycha” ładunki ujemne przez wodę na zewnątrz i ładunki dodatnie przez jego wewnętrzne woreczki. W rezultacie powstaje prąd, który aktywuje mięśnie węgorza. Mięśnie zaś wyginają się to w jedną, to w drugą stronę. 

To tak jak u ryb – falujący ruch popycha je do przodu, a nie na boki; wzdłuż linii najmniejszego oporu. Ciało ryby regularnie faluje i zwierzę płynie naprzód. Każda fala przesuwa się od głowy do ogona i spotyka się z oporem wody. Wiele gatunków rozwinęło różne udoskonalenia takie jak stery czy stabilizatory, ale węgorze jako ryby o wydłużonym kształcie poruszają się wyłącznie według tej zasady i pływają wyginając ciało wężowato. A jak to? A tak to – niżej naoczna prezentacja wideo. W napisach znajdziecie jeszcze opis wcześniejszych koncepcji, ale większość się zgadza.

„Największym przełomem w założeniach projektowych był pomysł wykorzystania środowiska” – powiedział Michael T. Tolley, autor pracy i profesor inżynierii mechanicznej w Jacobs School na UC San Diego. „Przed nami sporo kroków do stworzenia naprawdę praktycznego robota-węgorza, ale w tym momencie już udowodniliśmy, że to możliwe”.

Następnym etapem dla zespołu badawczego ma być ulepszenie balastu dla węgorza tak, aby mógł on nurkować głębiej. Eksperymentowano również z barwnikiem fluorescencyjnym, wprowadzając go do wewnętrznych komór węgorza jako wstęp do systemu komunikacji podwodnej.

Dotrzeć wyżej, dalej, głębiej

Życie podwodne

Podczas gdy robotyka lotnicza zajmuje pierwsze strony gazet tuż obok modeli robotów humanoidalnych takich jak Sophia oraz autonomicznego transportu spod znaku Tesli i Toyoty, robotyka morska jest równie prężnie rozwijającą się dziedziną. Wśród wielu zastosowań można wymienić monitorowanie środowiska, mapowanie ekstremalnych warunków pogodowych, badania pływów – na przykład w celu przewidywania przemieszczania się plastikowych odpadów – oraz nadzorowanie i naprawę różnych wodnych i podwodnych instalacji. 

Jeżeli starczy Wam sił i tlenu do nurkowania w wiedzę, to jeszcze trwająca niecały kwadrans prezentacja TED Talks A robot that runs and swims like a salamander, w której robotyk i projektant Auke Ijspeert omawia bioroboty. Jest polska transkrypcja – rozwińcie menu z 24 językami u dołu okna filmu. 

Ze środowiskiem morskim wiąże się szereg dodatkowych wyzwań, a jednym z nich jest konieczność ochrony naturalnego ekosystemu przed maszynami. Zmusza to badaczy do kreatywnego podejścia do źródeł zasilania i materiałów, jak to miało miejsce w przypadku projektu uniwersyteckiego. To imponujące osiągnięcie, które bez wątpienia przyniesie kolejne i które w pierwszej kolejności doceniły z pewnością płochliwe ryby oraz delikatna podwodna flora.

Podziel się:

Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Oskar Pacelt

Oskar Pacelt

Autor i redaktor ponad 200 wpisów na Botland Blog. Wierzy, że udany tekst jest jak list wysłany w przyszłość. W życiu najbardziej interesuje go prawda, pozostałych zainteresowań zliczyć nie sposób. Zajmuje się ciekawostkami ze świata technologii i nauki. Najlepszy pływak w Botland.

Zobacz więcej:

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.