Механические инженеры в Университете Вирджинии школы технических наук, ведущий сотрудничество с биологами из Гарвардского университета создали первого робота-рыбу доказано, чтобы имитировать скорость и движения живого желтоперого тунца.
Их рецензируемой статьи, «морская робототехника: высокочастотный экспериментальной площадкой исследования производительности пространство плавание рыб», которая была опубликована в сентябре. 18, 2019, в науке роботехники, ответвление журнала Science, посвященный технологическими достижениями в области робототехники и инженерии.
Главе с Хилари Барт-Смит, профессор в Уве инженерного департамента механической и аэрокосмической инженерии, робота-тунца проект родился пять лет, $7,2 млн. многопрофильный университет научно-исследовательская инициатива США Управление военно-морских исследований награжден Барт-Смит учиться быстро, эффективно плавания различных рыб. Цель проекта Барт-Смит хочет лучше понять физику рыбы движителей, исследований, которые могли бы в конечном итоге в процессе разработки следующего поколения подводных аппаратов, управляемых с помощью рыбы-подобные системы лучше чем пропеллеры.
Подводные роботы также являются полезными в ряде приложений, таких как оборона, морские ресурсы, геологоразведочные работы, инспекции инфраструктуры и отдыха.
Задолго до био-вдохновил двигательных установок может стать приемлемым для общественного и коммерческого использования в пилотируемых и беспилотных транспортных средств, однако, исследователи должны быть в состоянии достоверно понять, как рыбы и другие существа передвигаться по воде.
«Наша цель не просто построить робота. Мы очень хотели, чтобы постичь науку о биологической плавание,» Барт-Смит. «Нашей целью было создать что-то, что мы можем проверить гипотезы с точки зрения того, что делает биологические купальщиков так быстро и эффективно».
Команда первая, необходимых для изучения биологической механики высокой производительности пловцов. Гарвардский профессор биологии Джордж В. Лаудер и его команда исследователей точно измерить динамику плавания желтоперый тунец и скумбрия. Используя эти данные, Барт-Смит и ее команда, научный сотрудник Цзяньчжун «Джо» Чжу и аспирант Карл Белый, сконструировал робота, который не только двигался, как рыба под водой, но бить хвостом, достаточно быстро добраться почти одинаковые скорости.
Затем они сравнили с роботом они назвали «Tunabot» с живыми особями.
«Есть много документов на рыбу роботам, но большинство из них не имеют много биологических данных в них. Поэтому я думаю, что данная статья уникальные качества как робот-работа и биологических данных поженились в один документ», — сказал Лаудер.
«Что настолько фантастические результаты мы представляем в статье сходство между биологии и робототехнические платформы, а не только с точки зрения купания кинематики, но и с точки зрения соотношения между скоростью и хвост-частота биений и энергетической эффективности,» Барт-сказал Смит. «Эти сравнения дают нам уверенность в нашей платформе и ее способность помочь нам понять больше о физике биологических плавание.»
Работа группы основывается на сильных Ува технических в автономные системы. Кафедры механической и аэрокосмической инженерии является участником лаборатории ссылке Ува машиностроения для кибер-физических систем, которая фокусируется на умных городов, умных здоровья и автономных систем, в том числе автономных транспортных средств.
В Tunabot проект является ответвлением Барт-Смита, во-вторых, крайне низким многопрофильный университет научно-исследовательская инициатива от Управления военно-морских исследований; в 2008 году Барт-Смит получил $6,5 млн награда в разработке подводного робота по образцу Манта.
Тесты Tunabot проходить в большой лаборатории в механической и аэрокосмической инженерии здания в Ува машиностроения, в баке потоком, который занимает почти четверть комнаты, и в Гарвардском университете в подобное заведение. Безглазый, finless реплики рыбы примерно 10 дюймов в длину; биологический эквивалент может получить до семи футов длиной. Рыболовное линия троса держит робот устойчивый, в то время как зеленый лазер режет свет по линии пластиковую рыбу. Лазер измеряет движения жидкости, пролитой робота с каждым взмахом ее производство хвостом. Как ток воды в баке поток ускоряется, Tunabot хвост и все тело двигаться в быстром изгибом образца, подобно тому, как живой желтоперый тунец плавает.
«Мы видим в рыбном робототехники литературе до сих пор, что есть очень большой системы другие, но данные часто противоречивы в плане выбора измерений и представления. Это просто текущее состояние в области робототехники на данный момент. Наша статья о Tunabot важно, потому что наши всеобъемлющие данные о производительности ставит очень высокую планку», — сказал Уайт.
Отношения между биологией и робототехники циркуляр, сказал Лаудер. «Одна из причин, я думаю, что у нас есть успешная программа исследований в этой области из-за большого взаимодействия между биологами и робототехников». Каждое открытие в одном филиале сообщает другим, типа образовательной петлю обратной связи, которая постоянно развивается как научный, так и технических.
«Мы не предполагаем, что биология превратилась в лучшее решение,» Барт-Смит. «Эти рыбы имели много времени, чтобы развиваться, чтобы решение, которое позволяет им выжить, в частности, едят, размножаются и не быть съеденным. Без этих требований, мы можем сосредоточиться исключительно на механизмы и функции, которые способствуют более высокую производительность, более высокую скорость, более высокая эффективность. Наша конечная цель-превзойти биологии. Как мы можем построить что-то вроде биологии, но плывет быстрее, чем все, что вы видите там в океане?»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!