Pesawat layang bawah air yang gesit bisa diam-diam mengamati lautan
Engineering

Pesawat layang bawah air yang gesit bisa diam-diam mengamati lautan


Nina Mahmoudian (tengah) dan siswanya telah mengembangkan pesawat layang bawah air yang dapat beroperasi secara diam-diam dan di ruang terbatas, ideal untuk melakukan studi biologi atau iklim tanpa mengganggu satwa liar. Kredit: Universitas Purdue / Jared Pike

Kendaraan bawah air otonom telah menjadi alat serbaguna untuk menjelajahi lautan. Tapi mereka bisa mengganggu lingkungan atau kesulitan bepergian melalui ruang terbatas.

Peneliti Purdue University sedang mempelajari alternatif: pesawat layang bawah air yang sangat bermanuver dan berbiaya rendah yang beroperasi tanpa suara. Komponen dan sensor glider juga dapat dengan mudah ditukar atau ditambahkan sesuai dengan berbagai spesifikasi misi.

“Tujuan kami adalah pengoperasian robot bergerak secara terus-menerus dalam lingkungan yang menantang,” kata Nina Mahmoudian, profesor teknik mesin. “Sebagian besar robot bawah air memiliki masa pakai baterai yang terbatas dan harus kembali hanya dalam beberapa jam. Untuk operasi dengan daya tahan lama, pesawat layang bawah air dapat melakukan perjalanan selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan di antara pengisian daya, tetapi dapat memanfaatkan peluang penempatan yang meningkat di area berisiko tinggi.”

Pesawat layang bawah air berbeda dari robot laut lainnya karena tidak memiliki baling-baling atau sistem propulsi aktif. Ia mengubah daya apungnya sendiri untuk tenggelam dan bangkit, dan untuk mendorong dirinya sendiri ke depan. Meskipun pendekatan naik-turun ini memungkinkan kendaraan yang sangat hemat energi, namun ada beberapa masalah: Kendaraan itu mahal, lambat dan tidak dapat bermanuver, terutama di perairan dangkal.

Mahmoudian telah mengembangkan kendaraan gesit yang disebut ROUGHIE (Research Oriented Underwater Glider for Hands on Investigative Engineering). Berbentuk seperti torpedo, ROUGHIE memiliki panjang sekitar empat kaki dan tidak memiliki fitur penggerak luar atau permukaan kontrol selain sayap belakang statis.

Saat digunakan dari pantai atau dari perahu, ROUGHIE memompa air ke dalam tangki pemberatnya untuk mengubah daya apung dan memberikan sudut luncur awal. Untuk mengontrol nada, aki kendaraan secara halus menggeser bobotnya ke depan dan ke belakang, bertindak sebagai mekanisme kontrolnya sendiri. Untuk menyetir, seluruh rangkaian komponen dalam dipasang pada rel yang berputar, mengontrol gulungan kendaraan dengan tepat. Desainnya modular dan dapat disesuaikan untuk berbagai aplikasi.

“Ini adalah pendekatan yang benar-benar unik,” kata Mahmoudian. “Kebanyakan glider bawah air hanya dapat beroperasi di lautan dalam dan tidak gesit untuk ruang terbatas. ROUGHIE memiliki radius putar hanya sekitar 10 kaki, dibandingkan dengan radius putar sekitar 33 kaki dari glider lain.”

Kendaraan bawah air otonom telah menjadi alat serbaguna untuk menjelajahi lautan. Tapi mereka bisa mengganggu lingkungan atau kesulitan bepergian melalui ruang terbatas. Peneliti Purdue University sedang mempelajari alternatif: pesawat layang bawah air yang sangat bermanuver dan berbiaya rendah yang beroperasi tanpa suara. Kredit: Universitas Purdue / Jared Pike

ROUGHIE begitu bermanuver sehingga tim Mahmoudian telah mengujinya di sumur selam di Pusat Akuatik Morgan J. Burke Purdue. Dengan memasang sistem penangkapan gerak kamera infra merah di bawah air, mereka dapat melacak pergerakan kendaraan dan mengkarakterisasi perilaku manuvernya dalam tiga dimensi dengan akurasi milimeter.

“Kami memprogram ROUGHIE dengan pola penerbangan sebelumnya, dan ia melakukan pola tersebut secara otonom,” kata Mahmoudian. “Ia dapat melakukan gerakan naik-turun gigi gergaji standar untuk melakukan perjalanan dalam garis lurus, tetapi juga dapat melakukan perjalanan dalam pola melingkar atau pola berbentuk S, yang akan digunakan saat berpatroli di laut. Fakta bahwa ia dapat melakukan tugas-tugas ini. dalam lingkungan terbatas kolam renang yang hanya menggunakan aktuasi internal sangat mengesankan. “

Kemampuan manuver ini berarti ROUGHIE mampu mengikuti jalur yang kompleks dan dapat menjelajahi area dunia nyata yang tidak dapat dilakukan oleh pesawat layang bawah air lainnya.

“Ia dapat beroperasi di laut dangkal dan wilayah pesisir, yang sangat penting untuk studi biologi atau iklim,” kata Mahmoudian. “Dan karena sangat sepi, tidak akan mengganggu satwa liar atau mengganggu arus air seperti yang dilakukan kendaraan bermotor.”

ROUGHIE dapat dilengkapi dengan berbagai sensor, mengumpulkan data suhu, tekanan, dan konduktivitas yang penting bagi ahli kelautan. Tim Mahmoudian telah mengirim ROUGHIE ke kolam kecil dan danau dengan fluorimeter untuk mengukur pertumbuhan alga. Tim juga melengkapi kendaraan dengan magnetometer kompak, yang mampu mendeteksi anomali seperti bangkai kapal dan amunisi bawah air. Penelitian ini baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Sensor.

Mahmoudian dan mahasiswanya telah mengembangkan ROUGHIE sejak 2012 ketika dia memulai proyek di Michigan Technological University.

“Siswa saya merancang dan membangunnya dari awal, dan mereka mengembangkan kontrol dan algoritma navigasi secara paralel,” kata Mahmoudian. “Untuk harga kendaraan komersial saat ini, kami dapat memasukkan 10 unit ke dalam air, memantau kondisi selama berbulan-bulan. Kami yakin kendaraan ini memiliki nilai yang besar bagi komunitas lokal mana pun.”


Robot bawah air untuk secara mandiri merapat di tengah misi untuk mengisi ulang dan mentransfer data


Informasi lebih lanjut:
Brian R. Page dkk, Sistem Magnetometer Kuantum Ringkas pada Glider Bawah Air yang Agile, Sensor (2021). DOI: 10.3390 / s21041092

Disediakan oleh Universitas Purdue

Kutipan: Glider bawah air yang gesit dapat diam-diam mengamati laut (2021, 23 Februari) diambil pada 23 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-agile-underwater-glider-quietly-survey.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 : Togel HKG