Робот-медуза очистит водоемы

Ученые из Института интеллектуальных систем Макса Планка (MPI-IS) в Штутгарте разработали нового подводного робота, вдохновленного медузами, для очистки мирового океана. Jellyfish-bot — это универсальный, энергоэффективный и почти бесшумный робот размером с ладонь, который может собирать частицы отходов и хрупкие биологические образцы без негативного воздействия на окружающую среду.

Большая часть поверхности земного шара покрыта океанами, которые, к сожалению, сильно загрязнены, а разложению пластика и других отходов требуются сотни лет. Это создало чувствительную экосистему, которая требует особого внимания при очистке. Хотя предпринимались попытки использовать существующих подводных роботов для оказания помощи, они в основном громоздки с жесткими корпусами, неспособны исследовать и отбирать образцы в сложных и неструктурированных условиях и шумны из-за электрических двигателей или гидравлических насосов.

Чтобы устранить эти ограничения, команда MPI-IS обратилась за вдохновением к природе и разработала бот-медузу. Робот использует электрогидравлические приводы, через которые проходит электричество, служащее искусственными мышцами, приводящими робота в действие. Эти мышцы окружены воздушными подушками, а также мягкими и жесткими компонентами, которые стабилизируют робота и делают его водонепроницаемым. Таким образом, высокое напряжение, проходящее через приводы, не может контактировать с окружающей водой.

Блок питания робота периодически подает электричество по тонким проводам, заставляя мышцы сокращаться и расширяться. Это позволяет роботу грациозно плавать и создавать завихрения под своим телом, подобно тому, как медуза плывет вверх и захватывает предметы на своем пути, собирая питательные вещества.

Бот-медуза способен перемещать и захватывать объекты без физического контакта, действуя как в одиночку, так и с несколькими в комбинации. Каждый робот работает быстрее, чем другие аналогичные изобретения, достигая скорости до 6,1 см/с. Более того, для Jellyfish-Bot требуется всего лишь небольшая входная мощность — около 100 МВт, что делает его энергоэффективным и устойчивым.

Робот состоит из нескольких слоев, одни из которых придают роботу жесткость, а другие удерживают его на плаву или изолируют. Дополнительный полимерный слой функционирует как плавающая кожа, а в середину различных слоев встроены искусственные мышцы с электрическим приводом, известные как HASELs. HASELs представляют собой пластиковые пакеты, заполненные жидким диэлектриком, которые частично покрыты электродами. Подача высокого напряжения на электрод заряжает его положительно, в то время как окружающая вода заряжается отрицательно, создавая силу, которая толкает масло внутри мешочков взад и вперед, заставляя мешочки сокращаться и расслабляться — напоминая настоящую мышцу.

Мышцы HASELs бота-медузы могут выдерживать высокие электрические напряжения, создаваемые заряженными электродами, и защищены от воды изолирующим слоем. Это важно, поскольку мышцы HASELs никогда раньше не использовались для создания подводного робота.

Хотя дизайн робота был вдохновлен медузами, он может собирать частицы отходов и транспортировать их на поверхность, где они могут быть переработаны. Он также может собирать хрупкие биологические образцы, такие как рыбья икра, при этом взаимодействуя с водными видами мягко и почти бесшумно.

Ученые, создавшие робота-медузу, сейчас изучают возможность разработки беспроводных роботов. Они включили в себя все функциональные модули, такие как аккумулятор и элементы беспроводной связи, чтобы в будущем можно было осуществлять беспроводные манипуляции. Команда прикрепила блок плавучести в верхней части робота, а аккумулятор и микроконтроллер — в нижней. Они работают над приближением того дня, когда бот-медуза будет использоваться в океане для оказания помощи в очистке мирового океана.