Ang aming robot ay inspirasyon ng karaniwang moon jellyfish. Willyam Bradberry / Shutterstock 

Ang ilan sa mga huling lugar ng malinis at hindi nagalaw na ilang sa Lupa ay umiiral sa ilalim ng dagat. Gayunpaman ang mga ecosystem ng dagat na ito ay nasa ilalim ng banta mula sa mga malalalim na proyekto sa pagmimina, mga oil rig at mga offshore windfarms. Kapag ang mga pasilidad na ito ay itinatayo at pinapanatili, may posibilidad silang makapinsala sa mga mayamang network ng ekolohiya sa kanilang paligid.

Ang mga Roboticist at inhinyero ay nagtatrabaho upang tugunan ang problemang ito, na naghahanap ng mga bagong paraan upang lumikha ng mga makina na maaaring makatulong sa pag-aayos, pagpapanatili o pagsisiyasat sa mga bahagi ng ilalim ng dagat ng lumalaking industriya sa pampang. Pinangungunahan ng mga kasamahan na sina Thierry Bujard at Gabriel Weymouth mula sa University of Southampton, mayroon ang aking koponan nakahanap ng solusyon sa problemang ito, pagdidisenyo ng mga robot sa ilalim ng tubig na inspirasyon ng mga pinakamatalinong manlalangoy sa kalikasan: ang ultra-mahusay na moon jellyfish.

Ang mga tradisyunal na robot ng nabubuhay sa tubig ay dinisenyo para sa dalawang pangunahing layunin: para sa mahusay, malayuan na pag-navigate sa mga bukas na kahabaan ng tubig, at para sa mga gawain na nangangailangan ng mataas na kadaliang mapakilos malapit sa mga nakalulubog na istraktura. Ang parehong uri ng robot ay epektibo, ngunit iilang mga robot ang nagsasama ng mahusay na paglalakbay na may mataas na kadaliang mapakilos. Nangangahulugan iyon na ang karamihan sa mga robot ng nabubuhay sa tubig ay masyadong clumsy at clunky upang suportahan ang industriya sa malayo sa pampang nang hindi rin sinasaktan ang kapaligiran sa ilalim ng dagat.

Sa katunayan, sa paglawak ng mga pagbuo sa malayo sa pampang sa lalong marupok na mga kapaligiran, kahit na ang mga state-of-the-art na mga robot sa dagat ay nagpupumilit na makayanan ang pagiging kumplikado ng kanilang mga misyon. Maraming pananaliksik ang kasalukuyang nagpapaunlad sa autonomous deep robot ng dagat, na may mga pagkukusa tulad Xprize nag-aalok ng pagpopondo sa ilan sa mga pinaka kapanapanabik na ideya.

Mga makina ng dagat

Upang tumugon sa mga hamong ito, ang mga inhinyero ay tumingin sa biology upang magbigay ng inspirasyon sa mga bagong anyo ng robotic na panloob na propulsyon. Matapos ang milyun-milyong taon ng ebolusyon, napupunta ang lohika, ang mga nilalang na nabubuhay sa tubig ay dapat mag-alok ng mga modelo upang makatulong na matugunan ang mga kahinaan ng kasalukuyang pananim ng mga robot sa ilalim ng tubig.

Ang mode ng paglangoy ng isda, batay sa flap ng kanilang iba't ibang mga palikpik, ay naging pangunahing mapagkukunan ng inspirasyon para sa mga iyon eksperimento sa mga bagong sasakyan sa ilalim ng tubig. Ngunit ang pulse-jet swimming mode na pinapaboran ng dikya ay malawak na itinuturing na pinaka mahusay na mekanismo ng propulsyon sa ilalim ng tubig sa mundo, na nag-aalok ng isang mas nakakahimok na teknolohiyang solusyon na mas madali para sa mga robot.

Ang pulse-jetting ay nakasalalay sa cyclic expansion at contraction ng isang guwang na lukab ng katawan ng ispesimen. Hinihimok ng sistemang ito ang paglunok at pagpapatalsik ng tubig, na sa huli ay nagbibigay ng dikya ng isang uri ng propulsyon.

Sa kabila ng pagiging simple nito, ang diskarte sa paglangoy na ito ay maaaring magresulta sa hindi kapani-paniwalang liksi pati na rin ang lubos na mahusay sa enerhiya. Ang pinakamabilis na pusit ay maaaring maglakbay hanggang sa 8 metro bawat segundo gamit ang isang pulse-jet system, habang ang dikya Aurelia aurita (kilala rin bilang moon jellyfish) ay kilala na ang pinaka mahusay na manlalangoy sa planeta.

Sa pamamagitan ng pagkopya ng mga organisasyong ito kapag nagtatayo kami ng mga robot sa ilalim ng tubig, maaari kaming magdisenyo ng mga bagong sasakyang sa ilalim ng tubig na may kakayahang pagsamahin ang mataas na kadaliang mapakilos sa walang kaparis na kahusayan. Sa aming kamakailang pananaliksik, bumuo kami ng isang bagong robot na inspirasyon ng bio na maaaring tumugma sa propulibong kahusayan ng Aurelia aurita. Upang magawa ito, ginaya namin ang pangunahing prinsipyo na nagbibigay-daan sa jellyfish na makamit ang kanilang mataas na propulsive na kahusayan: taginting.

Ang Aurelia aurita o moon jellyfish ay itinuturing na pinaka mahusay na manlalangoy sa Earth. Richard A McMillin / Shutterstock

Ang mga robot na nakatatag

Ang resonance ay isang pangkaraniwang kababalaghan na karaniwang nakasalamuha sa maraming mga pang-araw-araw na gawain tulad ng paglalakad, paglalaro sa isang swing at kahit kumakanta. Kung nanonood kami ng isang swinging pendulum, halimbawa, nalalaman natin mula sa karanasan na magpapatuloy ito sa pag-oscillate hanggang sa magpahinga, nakabitin sa isang patayong posisyon na tinutukoy ng gravity. Ang dalas kung saan ang pendulum oscillates ay tinukoy bilang "natural frequency" nito.

Mula sa karanasan, alam din natin na kung nais nating panatilihin ang pendulum oscillating, ang pinakamadaling paraan upang gawin ito ay sa pamamagitan ng pagbibigay nito ng isang kapaki-pakinabang na paghuhukay sa tuwing umabot ito sa pinakamataas na punto ng pag-oscillation nito, tulad ng ginagawa natin kapag pinipilit natin ang isang bata na mas mataas nasa swing. Kapag ginawa namin ito, pinapayagan nating "tumunog" ang pendulum o swing.

Kaya, ang taginting ay nangyayari kapag ang isang panlabas na puwersa ay nakakaapekto sa isang system sa natural na dalas nito, na nagiging sanhi ng system na makamit ang mas malaking oscillations ng amplitude sa isang maliit na bahagi ng lakas na kinakailangan. Iyon ang ginagawang napakahusay ng pagpapatakbo sa resonance. Inilapat namin ang parehong prinsipyo sa pagpapasigla ng aming robot na inspirasyon ng jellyfish.

Naisip namin na sa pamamagitan ng pagdidisenyo ng isang robot jellyfish na may isang nababanat na propulsive system, maaari nating samantalahin ang likas na likas na dalas ng nababanat na iyon upang itulak ang mekanismo sa taginting. Sa taginting, ang aming robot ay maglalabas ng mga malalakas na pulso na jet sa isang maliit na bahagi ng gastos sa enerhiya.

Ang robot na binuo namin ay may nababanat na panloob na silid, na lumalawak at gumuho sa ilalim ng epekto ng isang tulad ng payong na mekanismo. Kapag sinubukan sa isang tangke ng tubig, natagpuan ang robot na nadagdagan ang bilis nito sa paglangoy habang ang bilis kung saan ito pumukol ay papalapit sa natural na dalas ng nababanat na silid ng robot jellyfish. Pinatunayan nito na ang aming robot jellyfish ay nakamit ang taginting.

Ang kahusayan ng isang sistema na nagtutulak sa sarili nito, maging mekanikal o biological, ay batay sa isang equation na pinagsasama ang lakas na hinihigop, ang bilis ng system at ang masa nito. Kapag inilapat sa aming robot, ang equation na iyon ay naglalagay ng aming robot jellyfish sa par Aurelia aurita dikya

Ito ay isang kapansin-pansin na resulta na may dalawahang epekto. Sa isang banda, ipinapakita nito sa kauna-unahang pagkakataon na ang isang mekanikal na sistema ay maaaring makamit ang masusulong na kahusayan ng pinakamahusay na mga manlalangoy ng kalikasan. Sa kabilang banda, ipinaliwanag ng aming robot ang natitirang paglangoy ng mga katapat nitong biological - na maaaring makatulong ngayon sa mga biologist na bumalik sa pag-aaral ng dikya at pusit na may bagong pananaw.

Pinapagana ng isang sistema na binigyang inspirasyon ng pinaka mahusay ng mga manlalangoy ng kalikasan, ang aming robot jellyfish ay nagbibigay ng isang prototype ng isang pabago-bago at mahusay na robot sa ilalim ng dagat, na kung saan ay maaaring magamit ng isang araw na industriya ng windfarm upang mapanatili ang mga bahagi ng kanilang imprastraktura na nakalagay sa ilalim ng alon.

Tungkol sa May-akda

Francesco Giorgio-Serchi, kapwa Chancellor sa Robotics at Autonomous Systems, Unibersidad ng Edinburgh

Ang artikulong ito ay na-update noong Pebrero 24 2021 upang i-credit ang koponan mula sa University of Southampton na nagtrabaho rin sa pananaliksik na ito.

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

Mga Kaugnay Books

Paglabas ng Drawdown: Ang Karamihan sa Komprehensibong Plano na Ipinanukalang Bumalik sa Pag-init ng Mundo

ni Paul Hawken at ni Tom Steyer
Sa harap ng malawakang takot at kawalang-interes, isang internasyonal na koalisyon ng mga mananaliksik, mga propesyonal, at mga siyentipiko ay nagtagpo upang mag-alok ng isang makatotohanang at matapang na solusyon sa pagbabago ng klima. Ang isang daang mga diskarte at gawi ay inilarawan dito-ang ilan ay kilala; ang ilan ay hindi mo pa naririnig. Saklaw nila mula sa malinis na enerhiya sa pagtuturo sa mga batang babae sa mga bansang mas mababa ang kita upang magamit ang mga gawi sa paggamit ng lupa na kumukuha ng carbon mula sa hangin. Ang mga solusyon ay umiiral, ay maaaring mabuhay nang matipid, at ang mga komunidad sa buong mundo ay kasalukuyang nagpapatrabaho sa kanila ng kasanayan at determinasyon. Available sa Amazon

Pagdidisenyo ng Mga Solusyon sa Klima: Isang Gabay sa Patakaran para sa Low-Carbon Energy

ni Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Sa mga epekto ng pagbabago ng klima sa atin, ang pangangailangan na gupitin ang mga global na emissions ng greenhouse gas ay hindi mas mababa kaysa sa kagyat na. Ito ay isang nakakatakot na hamon, ngunit ang mga teknolohiya at diskarte upang matugunan ito umiiral ngayon. Ang isang maliit na hanay ng mga patakaran sa enerhiya, na dinisenyo at ipinatupad nang maayos, ay maaaring mailagay tayo sa landas patungo sa isang mababang carbon sa hinaharap. Ang mga system ng enerhiya ay malaki at kumplikado, kaya ang patakaran sa enerhiya ay dapat na nakatuon at epektibo sa gastos. Ang isang sukat na sukat sa lahat ng mga diskarte ay hindi magagawa ang trabaho. Ang mga tagagawa ng patakaran ay nangangailangan ng isang malinaw, komprehensibong mapagkukunan na nagbabalangkas sa mga patakaran ng enerhiya na magkakaroon ng pinakamalaking epekto sa ating kinabukasan sa klima, at naglalarawan kung paano idisenyo nang maayos ang mga patakarang ito. Available sa Amazon

Ito Pagbabago Everything: Kapitalismo kumpara Klima Ang

ni Naomi Klein
In Ito Pagbabago Everything Naomi Klein argues na pagbabago ng klima ay hindi lamang ng isa pang isyu na maayos na filed sa pagitan ng mga buwis at pangangalaga ng kalusugan. Ito ay isang alarma na tumawag sa amin upang ayusin ang isang pang-ekonomiyang sistema na ay nabigo sa amin sa maraming paraan. Ang Klein ay matigas na nagtatayo ng kaso kung gaano kalawak ang pagbawas ng ating greenhouse emissions ay ang aming pinakamagandang pagkakataon upang mabawasan nang sabay-sabay ang mga nakakatawang di-pagkakapantay-pantay, muling ipalagay ang ating mga sirang demokrasya, at muling itayo ang ating mga lokal na ekonomiya. Inilantad niya ang ideological desperation ng mga klima-pagbabago deniers, ang messianic delusyon ng magiging geoengineers, at ang trahedya pagkatalo ng masyadong maraming mga mainstream na hakbangin berdeng. At nagpapakita siya ng eksaktong dahilan kung bakit ang merkado ay hindi-at hindi maayos ang krisis sa klima ngunit sa halip ay gagawin ang mga bagay na mas masahol pa, na may mas matinding at ekolohikal na nakakapaminsalang mga paraan ng pagkuha, na sinamahan ng laganap na kapitalismo ng sakuna. Available sa Amazon

Mula sa Ang Publisher:
Ang mga pagbili sa Amazon ay pumunta upang bayaran ang gastos ng pagdadala sa iyo InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, at ClimateImpactNews.com nang walang gastos at walang mga advertiser na sumusubaybay sa iyong mga gawi sa pagba-browse. Kahit na nag-click ka sa isang link ngunit hindi bumili ng mga napiling produkto, anumang bagay na binili mo sa parehong pagbisita sa Amazon nagbabayad sa amin ng isang maliit na komisyon. Walang karagdagang gastos sa iyo, kaya mangyaring tumulong sa pagsisikap. Maaari mo ring gamitin ang link na ito gamitin sa Amazon sa anumang oras upang matulungan kang suportahan ang aming mga pagsisikap.