Bisakah robot beroperasi secara efektif di bawah air?
Robotics

Bisakah robot beroperasi secara efektif di bawah air?


Kredit: CC0

Jika Anda pernah menonton Planet Bumi, Anda pasti tahu bahwa lautan adalah tempat hidup yang liar. Airnya penuh dengan ekosistem dan organisme yang berbeda dengan kompleksitas yang bervariasi dari gurita terpelajar hingga bintang laut. Tanpa diduga, itu adalah bintang laut, organisme sederhana yang dicirikan oleh sistem saraf yang terdesentralisasi, yang menawarkan wawasan tentang adaptasi lanjutan terhadap gaya hidrodinamika — gaya yang diciptakan oleh tekanan dan aliran air.

Para peneliti dari USC Viterbi School of Engineering menemukan bahwa bintang laut secara efektif tetap melekat pada permukaan di bawah beban hidrodinamik yang ekstrim dengan mengubah bentuknya. Para peneliti, termasuk Ketua Karir Awal Henry Salvatori di Aerospace dan Teknik Mesin Mitul Luhar dan mahasiswa doktoral Mark Hermes, menemukan bintang laut menciptakan “gaya tekan” karena bentuknya. Ini berarti bahwa alih-alih terangkat oleh gaya aliran, bintang laut didorong ke bawah menuju batuan atau permukaan dasar tempat mereka berada.

Bintang laut sangat adaptif, kata Luhar, asisten profesor di Departemen Aerospace dan Teknik Mesin USC Viterbi. “Ketika ada aktivitas gelombang tinggi dan gaya air tinggi, bintang laut akan tumbuh lebih kurus dan mengambil profil yang lebih rendah. Ketika bintang laut diangkut ke lingkungan terlindung dengan gaya hidrodinamik yang lebih rendah, mereka akan muncul sedikit dan penampang melintang menjadi lebih besar. . “

Memahami perubahan bentuk seperti itu dapat membantu merancang robot bawah air yang dapat beradaptasi dengan lingkungan hidrodinamika yang ekstrim, kata Luhar.

Interaksi antara Shape dan Force

Para peneliti menguji pemahaman tentang bentuk bintang laut dan dampaknya terhadap gaya di air dengan model komputasi dan model cetak 3-D. “Kami langsung menyadarinya,” kata Luhar, “bukan bintang laut ditarik menjauh dari permukaan tempat mereka berada, mereka malah didorong ke bawah — hanya karena bentuknya.”

Luhar mengatakan para peneliti melihat efek downforce ini sebagai kunci bagaimana bintang laut — dan di masa depan, robot bawah air — bisa tetap melekat pada dasar laut atau batu, bukannya terangkat darinya, bahkan dalam kondisi yang paling ekstrem. kondisi.

Para peneliti juga menguji bentuk lain. Dengan kerucut atau kubah, kata Luhar, air mengalir naik dan turun, mengikuti kontur bentuk dengan cukup baik (lihat gambar …) Dengan aliran akhirnya mendorong ke bawah, gaya yang sama dan berlawanan dibuat, menghasilkan efek pengangkatan keseluruhan. Dengan bentuk bintang laut — yang mirip baji segitiga — air mengalir ke atas, dengan sudut di setiap sisinya bertindak seperti tanjakan yang mendorong air menjauh dari permukaannya.

“Saat bintang laut mendorong alirannya menjauh, aliran tersebut menciptakan gaya yang sama dan berlawanan yang menekan bintang laut,” kata Luhar. “Sebuah kerucut atau bola tidak menciptakan ‘efek ramp’ yang sama, dan dengan demikian tidak menciptakan gaya turun yang serupa.”

Untuk mendapatkan pemahaman tiga dimensi penuh tentang seperti apa medan gaya itu, Luhar mengatakan mereka menggunakan model komputasi untuk lebih menerangi apa yang mereka saksikan dengan bentuk cetakan 3-D. Dari bentuk yang mereka pertimbangkan, Luhar mengatakan kubah bola memiliki kinerja yang paling buruk dalam hal gaya angkat versus gaya turun, yang berarti, kinerjanya paling buruk dalam tetap melekat pada permukaan bawah atau tanah.

Robotika Lembut

Langkah selanjutnya adalah mempelajari struktur lunak yang dapat berubah secara real time, kata Luhar. Hermes sedang mengerjakan pengembangan struktur ini saat ini. Kunci dari desainnya adalah memungkinkannya responsif di saluran air, kata Luhar, sehingga memberikan kemampuan untuk menyesuaikan bentuknya sesuai kebutuhan agar tetap melekat pada batu atau dasar laut, atau secara bergantian, untuk memungkinkannya terangkat dengan aliran air.

“Misalkan kecepatan air berubah,” kata Luhar. “Kami dapat menentukan bentuk apa yang terbaik dan robot dapat mengubah bentuknya sesuai dengan itu.”

Pada akhirnya, kata Luhar, idenya adalah untuk memahami bagaimana mengembangkan robot yang akan bekerja dengan arus, alih-alih melawannya.

“Jika kita bisa memanfaatkan lingkungan sekitar daripada melawannya, kita juga bisa menciptakan peningkatan efisiensi dan kinerja,” kata Luhar.


Robot lunak bawah air yang terinspirasi dari bintang rapuh


Informasi lebih lanjut:
Mark Hermes dkk, Bintang laut menghasilkan gaya bawah untuk tetap melekat pada permukaan, Laporan Ilmiah (2021). DOI: 10.1038 / s41598-021-83961-z

Disediakan oleh University of Southern California

Kutipan: Bisakah robot beroperasi secara efektif di bawah air? (2021, 26 Februari) diambil 26 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-robot-effectively-underwater.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Data SGP 2020