Araştırmacılar Kahverengi Üniversitesi okyanusun karanlık derinliklerinde gezinmek için krilin yüzme davranışını taklit eden, birbirine bağlı, otonom robotlardan oluşan bir ağ oluşturmaya yönelik ilk adımları attı. Scientific Reports’ta yayınlanan bir çalışmada ekip, Pleobotkril tarafından kullanılan metakronal yüzme yöntemini taklit etmek için tasarlanmış küçük bir robotik platform.
Bu yenilikçi platform, yalnızca bu olağanüstü su canlılarının karmaşık yüzme tekniklerini anlamaya yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda çevik ve manevra kabiliyetine sahip su altı robotlarının geliştirilmesi için bir temel oluşturuyor. Şu anda eklemli üç bölümden oluşan Pleobot, metakronal yüzme sırasında krilin hassas hareketlerini kopyalar.
Araştırmacılar, krilin hızlanma, frenleme ve dönmeyi kapsayan olağanüstü yüzme yeteneklerinden ilham alarak Pleobot’un yüzen krilin bacak hareketlerini taklit etme yeteneklerini sergiliyor. Çalışma, bu büyüleyici organizmalarda dengeli ileri yüzmeyi sürdürmek için gerekli olan sıvı-yapı etkileşimlerine dair yeni bilgiler sunuyor.
Pleobot’un yetenekleri, yüzen krilin bacak hareketlerini taklit eder. (Resim: “Dosya: Antarktika krili (Euphausia superba).jpg” ile Krill666.jpg: )
Pleobot’un potansiyel etkisi, bilimsel merak alanının ötesine uzanıyor – okyanus navigasyonu için daha verimli ve etkili robotlar tasarlamak için 100 milyon yıllık evrimsel mükemmellikten yararlanma vaadini taşıyor. “Organizmaları içeren deneyler doğası gereği zorlu ve öngörülemezdir.” açıklar Sara Oliveira Santos, çalışmanın baş yazarı ve Ph.D. aday Brown Mühendislik Okulu’nda.
“Pleobot, kril benzeri yüzmenin su altında olağanüstü manevra kabiliyetine katkıda bulunan yönleri hakkında kapsamlı araştırmalara olanak tanıyan eşi benzeri görülmemiş bir çözünürlük ve kontrol düzeyi sağlıyor. Krili bu kadar çevik yüzücüler yapan tüm karmaşık detayları kapsayan, kril benzeri yüzmeyi anlamak için kapsamlı bir araç tasarlamayı amaçladık.”
Brown Üniversitesi’ndeki araştırmacılar ve Universidad Nacional Autónoma de México arasındaki bu ortak çaba, metakronal yüzmenin gizemlerini çözmeyi amaçlayarak, krilin karmaşık deniz ortamlarında nasıl büyüdüğünü ve büyük dikey göçleri nasıl başardığını daha iyi anlamayı sağlıyor.
Pleobot, krilin bacak hareketlerini ve şekil değiştiren uzantılarını tam olarak kopyalayarak, canlı hayvanlar kullanılarak elde edilmesi imkansız olan kesin ölçümler ve karşılaştırmalar sağlar.
Resim: Bilimsel Raporlar (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-36185-2
Metakronal yüzme tekniği
Yüzen bacakların arkadan öne doğru dalga benzeri bir hareketle sıralı olarak konuşlandırılmasıyla karakterize edilen metakronal yüzme tekniği, kril’e dikkate değer bir manevra kabiliyeti kazandırır. Araştırmacılar, Dünya’nın okyanuslarını haritalayabilen, büyük ölçekli arama ve kurtarma görevlerini üstlenebilen veya Jüpiter’in uydularından biri olan Europa gibi gök cisimlerinin okyanuslarını keşfedebilen, konuşlandırılabilir sürü sistemlerini öngörüyorlar.
“Bu çalışma, yeni nesil otonom su altı algılama araçlarını geliştirmeye yönelik uzun vadeli araştırma hedefimizin ilk aşamasını işaret ediyor.” devletler Monica Martinez Wilhelmus, Brown Üniversitesi’nde Mühendislik Yardımcı Doçenti. “Ek parça seviyesindeki akışkan yapı etkileşimlerini anlamak, gelecekteki tasarımlar hakkında bilinçli kararlar vermemizi sağlıyor.”
Araştırmacılar, Pleobot’un iki bacak segmenti üzerinde aktif kontrol elde ederken, çift kanatlı yüzgeçler pasif kontrole sahip; bu da onu, bu yüzgeçlerin karmaşık açılıp kapanma hareketini kopyalayan ilk platform haline getiriyor.
Pleobot öncelikle 3D yazdırılabilir parçalardan oluşur
Gerçek krilin on katı büyüklüğünde inşa edilen Pleobot, yalnızca krill’de değil, ıstakoz gibi organizmalarda da metakronal yüzmenin daha fazla keşfedilmesi için tasarımı diğer ekiplere ücretsiz olarak sunulan tasarımıyla, öncelikle 3D yazdırılabilir parçalardan oluşur. Çalışma, krilin yüzmesini çevreleyen gizemlerden birini açığa çıkarıyor: ileri doğru yüzerken batmayı önlemek için kaldırma kuvveti oluşturdukları mekanizma.
Pleobot ile yaptıkları deneyler sayesinde araştırmacılar, yüzen bacakların arka tarafında düşük basınçlı bir bölge belirlediler ve bu, hareketli bacakların güç darbesi sırasında kaldırma kuvvetini artırmaya katkıda bulundu.
Araştırmacılar, bu ilk başarıya dayanarak, çalışmada sunulan tasarımları iyileştirmeye ve test etmeye devam etmeyi planlıyorlar. Devam eden çabaları, karidesin esneklik ve uzantıların etrafındaki kıllar gibi morfolojik özelliklerini robotik platforma dahil etmeyi içeriyor.
Ekip, ileriye doğru atılan her adımda, gelişmiş otonom su altı araçlarının geliştirilmesinin önünü açarak ve su altı keşif anlayışımızı geliştirerek, doğanın sırlarını açığa çıkarmaya çalışıyor.
dosyalanmış . Robotik ve Bilim hakkında daha fazlasını okuyun.