Forskere arbejder på et landsdækkende multinationalt projekt for den amerikanske flåde, der en dag vil lægge livslignende autonome robotmaneter i farvande rundt om i verden. Sørg for at tjekke den seje video!
Programmets hovedfokus er at forstå de grundlæggende elementer i fremdrivningsmekanismer, der bruges af naturen, sagde Shashank Priya, lektor i maskinteknik og materialevidenskab og teknik ved Virginia Tech, og leder forsker på projektet. Fremtidig anvendelse af robotmanet kan omfatte udførelse af militær overvågning, rengøring af oliespild og overvågning af miljøet.
Dette er ikke science fiction. Det sker nu i et laboratorium inde i Virginia Techs Durham Hall, hvor en 600 gallon tank regelmæssigt er fyldt med vand, når små robotmaneter testes for bevægelse og energi selvskabelse og anvendelse. En syntetisk gummiagtig hud, squishy i ens hånd, efterligner den slanke vandmandshud og placeres over en skålformet enhed dækket af elektronik. Når de flytter, ser de underligt levende ud.
Robotvæsenerne kaldes RoboJelly er designet til at fungere på deres egen energi i forhold til f.eks. Krabber eller bløddyr.
"Maneter er attraktive kandidater til at efterligne på grund af deres evne til at forbruge lidt energi på grund af en lavere stofskifte end andre marine arter, overlevelsesevne i forskellige vandforhold og besiddelse af passende form til at bære en nyttelast," sagde Priya. ”De bor i hvert større oceanisk område i verden og er i stand til at modstå en lang række temperaturer og i frisk og salt vand. De fleste arter findes i lavvandede kystvand, men nogle er fundet i dybder 7.000 meter under havets overflade. ”
Studentteammedlemmer fra Virginia Techs National Science Foundation Center for Energy Harvesting Materials and Systems (CEHMS) tester en 5 fod bred vandmandlignende robot under vand i War Memorial Hall.
Flere størrelser af RoboJelly er under forskellige udviklingsfaser, nogle på størrelse med en mands hånd, mens en anden er mere end fem fod bred.Den sidstnævnte robotvæsen er for stor til labtanken og testes i en swimmingpool og er endnu ikke klar til bred offentlig debut, sagde Priya, direktør for Center for Energy Harvesting Materials and Systems.
Priya tilføjede, at ud over en række størrelser viser vandmænd en lang række former og farver og er i stand til at bevæge sig på egen hånd lodret, men afhænge af havstrømme for vandret bevægelse. Uden centralt nervesystem bruger vandmænd i stedet et diffust nervenet til at kontrollere bevægelse og kan udføre komplekse funktioner. ”Indtil videre har vores fokus brugt de eksperimentelle modeller til at forstå de grundlæggende principper for naturen,” sagde Priya om vandmændene.
Ideen til en robotmanet stammer ikke fra Virginia Tech, men snarere U.S. Naval Undersea Warfare Center og Office of Naval Research. Virginia Tech samarbejder med fire amerikanske universiteter om det flerårige $ 5 millioner-projekt: University of Texas i Dallas håndterer nanoteknologibaserede aktuatorer og sensorer; Providence College i Rhode Island håndterer biologiske studier, University of California, Los Angeles, håndterer elektrostatisk og optisk sensing / kontroller, og Stanford University fører tilsyn med kemisk og trykfølsomhed. Virginia Tech bygger modeller for vandmænd, integrerer væskemekanik og udvikler kontrolsystemer. Flere andre store amerikanske universiteter og industrier er også med på projektet samt samarbejdspartnere og rådgivende bestyrelsesmedlemmer.
Projektet har været i værkerne i næsten fire år nu og har fået meget opmærksomhed fra medier fra The Los Angeles Times til Popular Science til New Scientist og flere havrelaterede handelspublikationer. Flere år med arbejde er tilbage på projektet, inden nogen modeller frigives til militær rekognosering eller objektsporing, hvad enten det er med kameraer, sensorer eller andre enheder.
Andre iværksætteranvendelser bugner af RoboJelly. ”Robotterne kunne bruges til at studere akvatisk liv, kortlægge havbunden, overvåge havstrømme, overvåge vandkvalitet, overvåge hajer,” sagde Alex Villanueva fra St-Jacques, New-Brunswick, Canada, en doktorand i maskinteknik, der arbejder under Priya . Andre ideer: Påvisning af havforurenende stoffer til eventuelt at blive brugt som oprydningsfiltre under et andet oliespild svarende til Deepwater Horizon-nærkamp i sommeren 2010 i den Mexicanske Golf.
”Den interessante del af vandmændsforskningen er, at den er så åben. Ingen havde undersøgt et vandmandskøretøj i den udstrækning, vi har. Dette giver mulighed for meget frihed og kreativitet i vores design i modsætning til en optimeringstype af arbejde, der kan være meget kedeligt, ”sagde Villanueva.
De mindre modeller udvikles til at blive drevet af brint, naturligt rigeligt med vand, hvilket er et stort skridt inden for autonomt håndværk. De større modeller kan muligvis betjenes af elektriske batterier indbygget i robotvæsenet. I begge tilfælde skal vandmændene være i stand til at køre alene i måneder eller længere ad gangen, da ingeniører sandsynligvis ikke vil være i stand til at fange og reparere robotterne eller udskifte strømkilder, sagde Priya.
”Vores biologer har undersøgt snesevis af forskellige arter af vandmænd med forskellige formfaktorer grupperet som 'prolat' eller 'oblat', som findes overalt i verden," sagde Priya. ”De fleste af disse arter vedtager enten fremdrift eller rodning. Vi undersøger begge disse fremdrivningsmekanismer. ”
Bygning af robotmanet er et sandt eksempel på tværfaglig forskningsaktivitet, sagde Priya, der fortegner materialeforskere, maskiningeniører, biolog, kemiker, fysiker, elektriske ingeniører og havingeniører som involveret i det igangværende projekt.
”Det er meget spændende, når alt samles, og vi kan oprette eksperimentelle modeller, der kan overgå millioner af år med evolution,” sagde han. ”Naturen har gjort et stort stykke arbejde i design af fremdrivningssystemer, men det er en langsom og kedelig proces. På den anden side tillader den aktuelle teknologistatus os at skabe højtydende systemer i løbet af få måneder. ”
Via Virginia Tech