Aparatul inspirat de păsări trece de la apă la aer în mai puțin de o secundă
Prima privire: Cercetătorii MIT au construit un robot mic care se poate mișca atât prin aer, cât și prin apă folosind aceleași aripi – și să comute între cele două fără niciun hardware suplimentar. Lucrarea provine din laboratorul inginerului mecanic Raphael Zufferey, unde echipa a încercat să reproducă ceva care există deja în natură.
Păsările marine care se scufundă precum puffinii își folosesc aripile atât pentru a zbura, cât și pentru a înota, chiar dacă aerul și apa se comportă foarte diferit. „Gândirea la o aripă care ar putea funcționa atât în aer, cât și în apă, oarecum eficient, pare neplauzibil”, spune Zufferey pentru NPR.
Robotul, descris într-o lucrare publicată în Science, cântărește aproximativ o jumătate de kilogram și are o anvergură a aripilor de doar un metru. Este construit pentru a funcționa în ambele medii fără a adăuga o complexitate inutilă, care a modelat mai multe decizii cheie de proiectare.
Una dintre acele decizii a fost să omiți cu totul picioarele. În natură, multe păsări se bazează pe picioarele lor pentru a le ajuta să decoleze din apă. Dar într-un robot, asta ar adăuga provocări mecanice pe care echipa dorea să le evite. „În schimb, ne-am gândit, „putem trece din apă direct în aer pur și simplu cu aripile în sine?””, spune Zufferey.
Aripile robotului diferă, de asemenea, de cele ale păsărilor adevărate care se scufundă. Multe păsări care se scufundă își pliază aripile sub apă, dar adăugarea acestei caracteristici ar fi însemnat mai multe articulații și motoare. „Trebuie să adăugați articulații, trebuie să adăugați motoare. Deci, în schimb, ne bazăm pe flexibilitatea aripilor”, spune el.
Aripile sunt realizate din țesătură de nailon translucidă întărită cu lonjeroane din fibră de carbon, oferindu-le suficientă flexibilitate pentru a lucra atât în aer, cât și în apă. Ele bate continuu – de aproximativ cinci până la șase ori pe secundă în aer. Pentru a ieși din apă, robotul accelerează până la aproximativ zece clapete pe secundă pentru a genera suficientă forță.
Designul caroseriei este la fel de neobișnuit. Structura centrală este deschisă, cu componentele sale interne expuse. În loc să sigileze întregul sistem, fiecare parte este impermeabilizată individual. „Deci apa inundă întregul sistem de aici”, explică Zufferey. Această abordare menține robotul suficient de ușor pentru a zbura și, de asemenea, plutitor neutru sub apă, astfel încât să nu se deplaseze în sus sau în jos.
În timpul testării, robotul se poate muta din apă în aer în mai puțin de o secundă. Videoclipul filmat la Lacul Geneva arată o ușoară ondulare la suprafață înainte de a exploda și de a zbura.
Glenna Clifton, un biolog al mișcării animalelor de la Universitatea din Portland, care nu a fost implicat în proiect, spune că robotul iese în evidență atât ca realizare inginerească, cât și ca instrument de cercetare. „Acesta este un robot frumos”, spune ea. Ea adaugă că astfel de proiecte îi ajută pe cercetători să înțeleagă mai bine cum se mișcă animalele. „Biologia inspiră robotica, dar apoi și robotica este folosită pentru a înțelege biologia”.
Echipa vede utilizări practice și pentru tehnologie. Un robot care poate zbura într-o locație îndepărtată, poate ateriza în apă și poate colecta date ar putea fi util pentru monitorizarea mediilor de coastă. Aceasta ar putea include urmărirea înfloririi algelor, observarea vieții marine sau studierea schimbărilor de pe țărm.
Cu o singură încărcare, se estimează că robotul va zbura pe o distanță de patru mile sau să înoate puțin mai mult de o milă. Clifton spune că nivelul de performanță în ambele medii este semnificativ. „Este ușor și puternic și un pas monumental în performanță atât la înot, la zbor și la tranziția între cele două”, spune ea.
Dezvoltarea proiectului a durat aproximativ doi ani, iar echipa lucrează deja la îmbunătățiri. Versiunile viitoare sunt de așteptat să aibă senzori pentru colectarea datelor și să continue să perfecționeze modul în care se mișcă robotul.
Pentru Zufferey, punctul de plecare rămâne lumea naturală. „Vedeți că s-a făcut deja în biologie”, spune el. „Deci asta îți dă speranță ca cercetător în robotică. Îți spune că ar trebui să fie posibil”.
