Robotlar geleneksel olarak tek ve çok özel bir görevi yerine getirmek üzere amaca yönelik olarak yapılmıştır, ancak Beihang Üniversitesi’nden araştırmacılar, yeni robotik drone su altında da havada olduğu kadar kolay çalışabilen ve menzilini en üst düzeye çıkarmak için akıllı, doğadan ilham alan bir numaraya sahip.
Robotları düşündüğünüzde, muhtemelen aklınıza iki versiyondan biri gelir: bilim kurgunun bize vaat ettiği son derece yetenekli insansılar veya fabrikalarda tekrarlanan görevleri yerine getiren akılsız, eklemli kollar. İkinci yaklaşım, aşağı yukarı on yıllardır bulunduğumuz yerde, ancak teknoloji bilimkurgu yazarlarının hayal gücünü yavaş yavaş yakaladıkça, robot tasarımcıları daha geniş çeşitlilikte eylemler gerçekleştirebilen otomatlar geliştirmeye başlıyor. Boston Dynamics’in Noktasıörneğin, çeşitli arazilerde gezinmek ve Pompeii kalıntılarını bir gecede korumak ve insanların ziyaret etmesi için çok tehlikeli alanların ayrıntılı 3D haritalarını oluşturmak dahil olmak üzere birçok farklı görevi yerine getirmek için köpek benzeri dört bacak kullanır.
Uyarlanabilir yaklaşım, şirketlerin veya araştırma kuruluşlarının bir robotun yüksek maliyetini haklı çıkarmasını kolaylaştırır, ancak Beihang Üniversitesi Biyomekanik ve Yumuşak Robotik Laboratuvarı’nın yarattığı şey gerçekten benzersizdir. Oldukça eklemli bacaklara sahip olsa bile, Boston Dynamics’ Spot hala karadaki görevlerle sınırlıdır. Bu yeni drone, aralarında herhangi bir modifikasyona gerek kalmadan su altında, havada veya her ikisini birden yerine getirebiliyor.
Çoğu quadcopter uçağı için, suya iniş, pilotun onu kurtarmak için beklemek zorunda kalacağı (ve ardından elektronik bileşenlerinin çoğunu değiştireceği) anlamına gelir. Bu drone farklı. Tamamen su geçirmezdir ve su altındayken drone’u verimli bir şekilde manevra yapmak için su altında daha düşük hızlarda çalıştırıldığında çöken bir dizi kendiliğinden katlanır pervaneye sahiptir. Daha sonra drone sudan çıkarken otomatik olarak uzar ve havaya kalkar. Araştırmacılar drone’nun performansını, sudan havaya geçiş saniyenin yaklaşık üçte birini alacak şekilde optimize etti ve sudan sıçrayan bir yunus sürüsü gibi, drone tekrarlanan su-hava geçişlerini gerçekleştirerek yedi kez gerçekleştiriyor. yaklaşık 20 saniye içinde test sırasında art arda.
Herhangi bir elektronik cihazda olduğu gibi, bir robotun özerk yetenekleri genellikle pillerinin kapasitesi ile sınırlıdır ve bu, özellikle havada kalmak için sürekli dönen dört elektrik motoruna dayanan uçan dronlar için geçerlidir. Laboratuar ayarlarında, genellikle kesintisiz bir güç kaynağı sağlayan kablo bağlantılarına bağlı gelişmiş robotlar görürsünüz, ancak bu, okyanus derinliklerini keşfetmek veya havadan veri toplamak için tasarlanmış botlar için harika bir seçenek değildir – veya bu durumda her ikisi birden. .
Bu insansız hava aracının menzilini önemli ölçüde artırmak ve bir görev alanına gidip gelirken pil gücünü korumaya yardımcı olmak için, araştırmacılar ona, daha iyi emici balık olarak bilinen ve üstünde yapışkan bir disk kullanan remora balığından esinlenerek ek bir yükseltme yaptılar. Bir ata binmek ve enerji tasarrufu yapmak için başının diğer su altı canlılarına geçici olarak bağlanması.
Pil ömrünü korurken hedefli gözlemler yapmak için inebilen dronlar yeni bir fikir değil, ancak fabrikadaki robotlar gibi tipik olarak belirli yüzeyler için uyarlanmış mekanizmalar kullanırlar. bir dalı kavrayan mafsallı pençeler veya duvarlara yapışan yapışkan gekodan ilham alan ayaklar. Araştırmacılar, esneklik göz önünde bulundurularak tasarlanmış bir robotik drone için, çeşitli yüzeylere bağlanmak için daha çok yönlü bir yol istediler: ıslak, kuru, pürüzsüz, pürüzlü, kavisli ve hatta suyun kesme kuvvetlerinin gerekli olduğu su altında hareket eden yüzeyler. ekstra güçlü kavrama.
Remora balığının yapışkan diski, kısmi temasta bile yüzeylere yapışmasını sağlayan yerleşik fazlalıklar içerdiğinden mükemmel bir çözümdü. İki yıl önce, bugün yayınlanan makalenin araştırmacılarından ve yazarlarından biri olan Li Wen, Beihang Üniversitesi’nde remora balığının diskinin gerçekte nasıl çalıştığını tersine mühendislik yapan başka bir araştırma projesinin parçasıydı.
Bu araştırma, remora balığının, sıkı bir sızdırmazlık oluşturan esnek, oval bir yumuşak doku çıkıntısı ile bir vantuz gibi yüzeylere yapıştığını ortaya çıkardı. Remora ile konakçı arasındaki boşluktan su sıkıldığında, emme onu yerinde tutar. Remora balığının diskinin yüzeyi, aynı zamanda, lamel adı verilen (ağzınızın çatısında hissedebileceğiniz sırtlara benzer) sütunlar ve sıralar halinde hizalanmış sırtlarla kaplıdır ve bu sırtlar, daha fazla kavrayan küçük dikenleri devreye sokmak için kas kasılmaları yoluyla uzatılabilir. ev sahibi. Bu lamel çıkıntıları ayrıca, diskin daha büyük dudağı olmasa bile sızdırmazlığını koruyan daha küçük emme bölmeleri oluşturmaya yardımcı olur. Kenarının küçük bir kısmı kaldırıldığında pürüzsüz bir yüzeyde tutuşunu serbest bırakan bir vantuzun aksine, bir remora balığı yine de tutunacaktır.
Ekip, dört katmanlı bir yaklaşımla remora balığının emme diskinin yapay bir versiyonunu oluşturmayı başardı. Üstte ultra esnek bir katmanla altta daha sert yapılar ve sıvıyla dolu pompalandığında şişirilebilen küçük kanallardan oluşan bir ağ içeren bir katmanı eşleştirdiler ve emmeyi daha da artırmak için lamel yapılarını birleştirmenin bir yolu olarak canlı kas dokusunu değiştirdiler. .
Suya daldırılabilir dronun üzerine monte edilen emme mekanizması, pürüzlü bir dokuya sahip olsalar, tamamen düz olmasalar veya emme mekanizmasından daha küçük bir yüzey alanına sahip olsalar bile, çeşitli yüzeylere yapışmasını sağlar. Bir remora balığı gibi, dron, en azından teoride, kendisini bir sualtı konakçısı bulabilir (dönen pervanelerinden hemen korkmaz) ve serbest bir sürüş için kendisini bağlayabilir, sadece emme mekanizmasının çalıştırılmasını gerektirir. yerleşik pillerinde minimum boşalma. Aynısı havada da yapılabilir, ancak drone’nun başka bir uçağa başarılı bir şekilde bağlanmasının zorlukları anıtsal olacaktır, çünkü bir planör gibi yavaş bir şey bile minimum 40 mil hıza sahiptir: zorlu bir hareketli hedef.
Emme mekanizmasının daha makul bir kullanımı, drone’yu uzun vadeli gözlemler için ideal bir görüş noktası olan bir yere geçici olarak yerleştirmenin bir yoludur. Drone, hareketli akımlarla savaşırken su altında belirli bir pozisyonu korumak için dört motoruna güvenmek yerine, bir kayaya veya kütüğe yapışabilir ve motorlarını kapatabilirken, sensörlere ve kameralara güç vermeye devam edebilir. Aynı şey su hattının üzerinde de yapılabilir, drone uçup kendini yüksek bir binanın kenarına veya bir rüzgar türbininin motorunun alt tarafına yapıştırarak ve pilini kullanmadan ölçümler ve diğer veri toplama işlemlerini gerçekleştirebilir. boşaltma motorları. Hala inanılmaz derecede sınırlı olan ve pilleri kendilerinin tamir etme ihtiyacını ortadan kaldıran pil teknolojisine yönelik bir çözüm.