Luonto on jo keksinyt täydellisen vedenalaisen kulkuvälineen; robotiikan tehtäväksi jäi vain kopioida se.
Sisällysluettelo
Biomimikry (elävien olentojen ominaisuuksien jäljittely) robotiikassa on yksi suosituimmista tavoista luoda yhä tehokkaampia robotteja. Tämä käy selväksi, kun tarkastellaan Boston Dynamicsin Atlas-robotin tai kiinalaisen Tiangong-robotin (liikkuminen kahdella jalalla) tai Spot-robotin (liikkuminen neljällä jalalla) saavutuksia. Vaikuttavista ominaisuuksistaan huolimatta niillä kaikilla on yhteinen vihollinen: vesi ; ne eivät voi koskettaa sitä, puhumattakaan sen pinnalla liikkumisesta.
Kuinka luoda robotti, joka kävelee veden päällä? Victor Ortega-Jimenez, astrofyysikko ja biologi Kalifornian yliopistosta Berkeleyssä, etsi inspiraatiota muualta: Rhagovelia-suvun hyönteisistä, jotka ovat vesihyönteisiä, jotka tunnetaan erittäin aktiivisesta liikkumisestaan jokien pinnalla. Niiden keskijalkojen päissä on pienet tuulettimen muotoiset muodostelmat, jotka avautuvat ja sulkeutuvat automaattisesti veden liikkeen mukaan .
”Rhagovelia-tuuletin on inspiroiva malli itsestään muotoutuvien keinotekoisten moottoreiden kehittämiselle, avaten uusia mahdollisuuksia niiden muodon ja biologisen toiminnan ”, Ortega-Jiménez selittää tutkimuksessa, joka julkaistiin elokuussa Science-lehdessä. Siksi hän päätti jäljitellä tätä mekanismia pienessä robotissa, joka voisi liukua veden päällä ja mahdollisesti auttaa pelastajia hätätilanteissa pitkällä aikavälillä.
Biomekaniikka: modernin robotiikan ase
Viisi vuotta — juuri niin kauan kesti selvittää raguelien liikkumisen salaisuus. Vastoin yleistä käsitystä niiden siivet eivät liiku lihasten voimalla, vaan reagoivat passiivisesti pintajännityksen ja veden paineeseen.
Nämä erikoistuneet lisäosat avautuvat ja sulkeutuvat hämmästyttävällä nopeudella: kymmenen kertaa nopeammin kuin silmä räpäyttää . Laajentuessaan kosketuksessa veden kanssa ne luovat työntövoiman, joka vie hyönteistä eteenpäin, ja sitten ne heti taittuvat, minimoiden veden vastuksen, kun jalka palaa alkuperäiseen asentoonsa seuraavaa työntöä varten.
Nämä tuulettimet, jotka ovat sekä jäykkiä että joustavia, luovat veden pinnalle pyörteitä, jotka muistuttavat osittain lintujen siipien jälkiä. Elektronimikroskooppihavaintojen avulla Ortega-Jiménez ja hänen tiiminsä havaitsivat, että nämä viuhkat ovat erittäin monimutkaisia rakenteita, jotka koostuvat sadoista ohuista viiksistä (pienistä koukkuista), joiden avulla hyönteinen voi maksimoida veden kanssa kosketuksessa olevan pinnan .
Luomalla keinotekoisesti nämä viuhkat, tutkijat suunnittelivat Rhagobotin – puolivesirobotin, jonka jalat ovat saaneet inspiraationsa Rhagoveliasta. Keinotekoiset viuhkat avautuvat ja sulkeutuvat täsmälleen samalla tavalla kuin niiden luonnolliset vastineet, ilman ulkoista energialähdettä: niiden morfologia riippuu yksinomaan veden liikkeestä.
Tämän testaamiseksi tutkijat rakensivat toisen robotin, tällä kertaa muiden vesikirppujen pohjalta, jossa ei ollut tuulettimia. Verrattuna tähän malliin, Rhagobot oli etulyöntiasemassa : se liukui pidemmälle ja muutti suuntaa helpommin, suorittaen jyrkempiä käännöksiä.
Robotti, joka kävelee vedessä ja avaruudessa
Mitä tehtäviä tällaiselle robotille voisi antaa? Viime kädessä nämä koneet voisivat puuttua parvien toimintaan kriisitilanteissa : valvoa tulvia alueita, etsiä myrskyjen tai tsunamien uhreja tai jopa seurata ympäristöä alueilla, jotka ovat liian vaarallisia ihmisille.
Tutkijat harkitsevat jopa näiden robottien lähettämistä avaruuteen . Ne olisivat erityisen hyödyllisiä tutkimaan maapallon ulkopuolisia olosuhteita, kuten metaanijärviä Titanilla, Saturnuksen suurimmalla kuulla.
Valitettavasti ne eivät ole vielä valmiita tällaisiin äärimmäisiin tehtäviin ; niiden energiajärjestelmien ja anturien miniatyrisointi on edelleen tekninen ongelma, jota Ortega-Jiménez ja hänen tiiminsä joutuvat vielä parantamaan . Raghobot on toistaiseksi vain prototyyppi, mutta se on ehkä ensimmäinen yritys, tulevien robottien yhteinen esi-isä, jotka huomenna tutkivat tulvineita jokia tai avaruuden järviä. Tämän uuden tyyppisten koneiden parantaminen vaatii vuosien tutkimustyön, mutta tämä pieni Rhagobot osoittaa jo nyt, että biomimeettinen robotiikka on menossa oikeaan suuntaan.
