Maschinenbauingenieure an der University of Virginia haben in Zusammenarbeit mit Biologen der Harvard University die erste gebaut Roboterfisch das kann die Geschwindigkeit und Bewegungen eines Gelbflossenthunfischs imitieren. Die Forschung ist ein Versuch, die Physik des Fischantriebs zu verstehen.
VERBINDUNG: ROBOTERFISCH WIRD JETZT VON 'ROBOTERBLUT' FÜR MEHR AUTONOMIE ANGETRIEBEN
Unterwasserfahrzeuge der nächsten Generation
Der Roboter heißt ' Tunabot , 'und die Arbeit könnte schließlich zur nächsten Generation von Unterwasserfahrzeugen führen. "Unser Ziel war nicht nur der Bau eines Roboters. Wir wollten die Wissenschaft des biologischen Schwimmens wirklich verstehen", sagte Hilary Bart-Smith Professor für UVA-Technik Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik .
"Unser Ziel war es, etwas zu bauen, anhand dessen wir Hypothesen testen können, was biologische Schwimmer so schnell und effizient macht."
Um dies zu erreichen, untersuchte das Team zunächst die Schwimmdynamik von Gelbflossenthun und Makrele. Dann entwickelten Bart-Smith und ihr Team, der Forschungswissenschaftler Jianzhong "Joe" Zhu und der Doktorand Carl White ein Roboterfisch der sich wie ein Fisch unter Wasser mit nahezu gleicher Geschwindigkeit bewegte und ihn mit echten Fischen verglich.
"Es gibt [viele] Papiere über Fischroboter, aber die meisten von ihnen enthalten nicht viele biologische Daten. Ich denke, dieses Papier ist einzigartig in der Qualität sowohl der Roboterarbeit als auch der biologischen Daten, die miteinander verheiratet sindin eine Zeitung ", sagte Lauder.
"Was an den Ergebnissen, die wir in diesem Artikel präsentieren, so fantastisch ist, sind die Ähnlichkeiten zwischen Biologie und Roboterplattform, nicht nur in Bezug auf die Schwimmkinematik, sondern auch in Bezug auf die Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Schwanzschlagfrequenz undEnergieeffizienz ", sagte Bart-Smith.
"Diese Vergleiche geben uns Vertrauen in unsere Plattform und ihre Fähigkeit, uns zu helfen, mehr über die Physik des biologischen Schwimmens zu verstehen."
Der Tunabot ist ein augenloser, finless Replikfisch, der ungefähr ist 10 Zoll lang. Der Roboter verfügt über eine Angelschnur, um den Roboter ruhig zu halten, und ein grünes Laserlicht, das über die Mittellinie schneidet.
Nachahmung von echtem Thunfisch
Tunabot ist so gebaut, dass sich Schwanz und Körper mit zunehmender Wasserströmung schnell biegen. Dies ahmt die Art und Weise nach, wie ein echter Gelbflossenthun schwimmt.
"Wir sehen in der Literatur zur Fischrobotik bisher, dass es wirklich großartige Systeme gibt, die andere hergestellt haben, aber die Daten sind in Bezug auf die Auswahl und Darstellung der Messungen oft inkonsistent. Es ist derzeit nur der aktuelle Stand des Robotikbereichs. UnsereDas Papier über den Tunabot ist bedeutsam, weil unsere umfassenden Leistungsdaten die Messlatte sehr hoch legen ", sagte White.
Lauder lobt die Beziehung zwischen Biologie und Robotik. "Ein Grund, warum wir meines Erachtens ein erfolgreiches Forschungsprogramm auf diesem Gebiet haben, ist die große Interaktion zwischen Biologen und Robotikern", sagte der Forscher.
Jede Entdeckung in einem Zweig informiert den anderen in eine pädagogische Rückkopplungsschleife .
"Wir gehen nicht davon aus, dass sich die Biologie zur besten Lösung entwickelt hat", sagte Bart-Smith.
"Diese Fische haben sich lange Zeit zu einer Lösung entwickelt, die es ihnen ermöglicht, zu überleben, insbesondere zu essen, sich zu vermehren und nicht gefressen zu werden. Ohne diese Anforderungen können wir uns ausschließlich auf Mechanismen und Merkmale konzentrieren, die eine höhere Leistung fördern, höhere Geschwindigkeit, höherer Wirkungsgrad. "
Die Forscher wollen schließlich die Biologie übertreffen. Lauder erklärt: "Unser oberstes Ziel ist es, die Biologie zu übertreffen. Wie können wir etwas bauen, das wie Biologie aussieht, aber schneller schwimmt als alles, was Sie dort draußen im Ozean sehen?"
Ihre von Experten begutachtetes Papier wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftsrobotik .