California San Diego Üniversitesi'ndeki mühendisler, su jetleri üreterek kendisini iten, bağlanmadan yüzebilen kalamar benzeri bir robot yaptılar. Robot kendi güç kaynağını gövdesi içinde taşır. Ayrıca su altı keşfi için kamera gibi bir sensör de taşıyabilir.
Makalenin kıdemli yazarlarından biri ve UC San Diego'da Makine ve Havacılık Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan Michael T. Tolley, "Esasen, mürekkep balıklarının yüksek hızlı yüzme için kullandığı tüm temel özellikleri yeniden yarattık," dedi. "Bu, kalamar gibi hızlı hareket için jet darbeleri üretebilen ve bu jet darbelerini vücut şeklini değiştirerek elde edebilen ve yüzme verimliliğini artıran ilk bağlantısız robot."
Bu kalamar robotu çoğunlukla akrilik polimer gibi yumuşak malzemelerden, birkaç sert, 3D baskılı ve lazerle kesilmiş parçadan yapılmıştır. Su altı araştırmalarında yumuşak robotların kullanılması, sert robotlar tarafından zarar görebilecek balıkları ve mercanları korumak için önemlidir. Ancak yumuşak robotlar yavaş hareket etme eğilimindedir ve manevra yapmakta güçlük çeker.
Deneysel akışkan dinamiğinin yanı sıra bilgisayar simülasyonlarında robotikçiler ve uzmanları da içeren araştırma ekibi, bu sorunların bazılarını çözmek için iyi bir model olarak kafadan bacaklılara yöneldi. Örneğin kalamar, bir jet tahrik mekanizması sayesinde suda yaşayan omurgasızların en yüksek hızlarına ulaşabilir.
Robotlar, cildinde ve esnek kaburgalarında elastik enerji depolarken vücuduna bir miktar su alıyor. Daha sonra vücudunu sıkıştırarak bu enerjiyi serbest bırakır ve kendisini itmek için bir su jeti oluşturur.
Dinlenme halindeyken, kalamar robotu kabaca bir kağıt fener şeklindedir ve kenarlarında yay gibi hareket eden esnek nervürlere (bir iki milimlik pili) sahiptir. Kaburgalar, robotun her iki ucundaki iki dairesel plakaya bağlanır. Bunlardan biri, hem suyu alan hem de robotun gövdesi kasıldığında dışarı atan bir nozüle bağlı. Diğer plaka, su geçirmez bir kamera veya farklı türde bir sensör taşıyabilir.
Mühendisler robotu ilk olarak UC San Diego Makine ve Havacılık Mühendisliği Bölümündeki Profesör Geno Pawlak'ın laboratuvarında bir su test yatağında test ettiler. Daha sonra Scripps Oşinografi Enstitüsü'nün UC San Diego Birch Akvaryumu'ndaki tanklardan birinde yüzmek için çıkardılar.
Nozulun yönünü ayarlayarak robotun yönlendirilebileceğini gösterdiler. Herhangi bir su altı robotunda olduğu gibi, su geçirmezlik, pil ve kamera gibi elektrikli bileşenler için önemli bir sorundu. Robotun hızını saniyede yaklaşık 18 ila 32 santimetre (yaklaşık saatte yarım mil), yani diğer yumuşak makinelerin çoğundan daha hızlı robotlar.
Doktora çalışmalarının bir parçası olarak çalışmayı yöneten Caleb Christianson (Şu anda San Diego merkezli Dexcom'da kıdemli tıbbi cihazlar mühendisliği yapıyor.) "Robotun tasarımını laboratuvardaki bir tankta yüzecek şekilde optimize ettikten sonra, robotun büyük bir akvaryumda mercan ve balıklar arasında başarılı bir şekilde yüzebildiğini görmek özellikle heyecan vericiydi ve bu da gerçek dünya uygulamaları için uygulanabilirliğini gösteriyordu." dedi.
Araştırmacılar, robotu hareket ettirecek nozul için en uygun boyutu ve şekli bulmak için birkaç deney yaptılar. Bu da robotun verimliliğini ve manevra ve daha hızlı gitme becerisini artırmalarına yardımcı oldu. Bu, daha çok, UC San Diego'daki Yapısal Mühendislik Bölümünde Profesör Qiang Zhu ve ekibi tarafından yönetilen bu tür bir jet itme hareketini simüle ederek yapıldı. Ekip ayrıca, enerjinin daha sonra bir jet oluşturmak için salınan robotun vücudunun ve cildinin elastik bileşeninde nasıl depolanabileceği hakkında daha fazla bilgi edindi.
Kaynak: Sciencedaily
Dergi Kaynağı: Caleb Michael Christianson, Yi Cui, Michael Ishida, Xiaobo Bi, Qiang Zhu, Geno Pawlak, Michael T. Tolley. Cephalopod-inspired robot capable of cyclic jet propulsion through shape change. Bioinspiration & Biomimetics, 2020
