Подводный робот, вдохновлённый медузой, может очищать океаны от отходов

Краткое содержание

• Jellyfish-Bot может захватывать отходы и собирать хрупкие образцы с минимальным воздействием на окружающую среду.

• Электрогидравлические актуаторы приводят в движение робота, создавая бесшумный и бесконтактный инструмент для сбора отходов.

• Будущие улучшения направлены на то, чтобы сделать Jellyfish-Bot беспроводным и улучшить его навигационные и эксплуатационные возможности.

По мере того как океаны мира продолжают страдать от последствий загрязнения, команда робототехников из Института интеллектуальных систем Макса Планка (MPI-IS) в Штутгарте, возможно, нашла решение. Вдохновлённые медузами, они разработали новый подводный робот, который может помочь очистить отходы с морского дна.

Jellyfish-Bot спроектирован так, чтобы работать почти бесшумно: искусственные мышцы позволяют ему двигаться таким образом, что под его телом образуется вихрь воздуха, позволяющий собирать отходы без физического контакта. Имея потенциал безопасного взаимодействия с хрупкими средами, такими как коралловые рифы, этот инновационный робот может оказаться ценным инструментом для восстановления окружающей среды.

Представляем Jellyfish-Bot: подводный робот, вдохновлённый природой

Более 70% поверхности Земли покрыто океанами, которые, к сожалению, сильно загрязнены, поэтому использование подводных роботов для очистки стало стратегией борьбы с горами отходов в этих очень чувствительных экосистемах.

Однако существующие прототипы обычно используют громоздкие, шумные актуаторы и имеют ограниченные конфигурации. Новый робот, названный Jellyfish-Bot, может стать важным инструментом для восстановления окружающей среды. Почти бесшумный прототип может захватывать объекты под своим телом без физического контакта, что обеспечивает безопасное взаимодействие в хрупких средах, таких как коралловые рифы.

Робот Jellyfish-Bot состоит из серии из шести электрогидравлических актуаторов, которые служат искусственными мышцами для привода робота. HASEL — это искусственные мышцы, которые используют электричество для создания движения. Они состоят из пластиковых мешочков, заполненных жидким диэлектриком и частично покрытых электродами. Когда на электрод подается высокое напряжение, он становится положительно заряженным, заставляя окружающую воду становиться отрицательно заряженной. Это генерирует отрицательно заряженную воду, которая перемещает масло внутри мешочков туда и обратно, заставляя актуаторы взмахивать.

Подводный робот плавно плавает, создавая завихрения под своим телом за счет периодических электрических токов, протекающих по проводам, что позволяет ему циркулировать воду вокруг себя. Как объясняет Тяньлу Ван, постдок кафедры физической интеллекции в MPI-IS и первый автор публикации, робот способен собирать питательные вещества, циркулируя водой вокруг себя, когда медуза плавает вверх, и захватывать объекты на своем пути.

Эта функция эффективно собирает частицы отходов и хрупкие биологические образцы, такие как рыбная икра, не нанося вреда окружающей среде или морской жизни. Собранное мусорное оборудование транспортируется на поверхность для переработки с минимальным шумовым воздействием.

Ван сказал, что робот способен собирать хрупкие биологические образцы, такие как рыбная икра, с морского дна и доставлять их на поверхность. Авторы исследования отмечают, что большой процент морского мусора оказывается на дне океана, причем основным виновником являются пластики. Они считают, что важно создать робота, который может поднимать и транспортировать мусор на поверхность, и надеются, что такие роботы помогут очистить океаны.

Дизайн робота Jellyfish-Bot почти бесшумен, что делает его менее инвазивным инструментом для сбора отходов по сравнению с другими доступными на сегодняшний день роботизированными решениями. Электрические токи протекают через актуаторы, приводя в движение робота за счет расширения и сокращения его «мышц».

Jellyfish-Bot теперь оснащен руками, которые могут захватывать и удерживать объекты в рамках своего дизайна. Джу объяснил, что они достигли захвата объектов, заставив четыре руки работать как пропеллер, а две другие — как захват, или активируя только подмножество рук для управления роботом в разных направлениях. Они также исследовали, как управлять коллективом из нескольких роботов.

Например, мы взяли двух роботов и позволили им поднять маску, что очень сложно сделать одному роботу. Два робота также могут сотрудничать при переноске тяжелых грузов. Однако на данный момент наш Jellyfish-Bot нуждается в проводе. Это недостаток, если мы действительно хотим использовать его однажды в океане.

В следующем шаге команда надеется дальше развивать Jellyfish Bot, сделав его полностью автономным, чтобы он мог работать без провода. Они также планируют увеличить их размер и долговечность, чтобы лучше противостоять океанским течениям. Кроме того, команда надеется изучить потенциальные применения робота за пределами сбора отходов, такие как мониторинг и изучение морской жизни.

Разработка Jellyfish-Bot представляет собой важный шаг вперед в использовании робототехники для восстановления окружающей среды. Предоставляя менее инвазивный и почти бесшумный инструмент для сбора отходов, робот может сыграть ключевую роль в очистке наших океанов и сохранении хрупких экосистем.