Робот-краб поможет исследовать морское дно
Итальянские инженеры изготовили робота для исследования дна океана и других водоемов. В отличие от большинства морской техники, этот похожий на краба робот не плавает, а ходит по дну. Это позволяет ему исследовать сложные рельефы, активно взаимодействовать с окружением, а также неподвижно и бесшумно застывать на долгое время. Статья опубликована в Science Robotics.
Развитие подводной робототехники существенно упростило работу всем, кто изучает море, от геологов и экологов до морских биологов. Почти единственная альтернативна использованию дистанционно управляемых аппаратов — нырять самим исследователям, что тяжело, требует специальных навыков и состояния здоровья, а иногда и просто опасно.
В основной своей массе применяемые сейчас морские роботы — это миниатюрные подводные беспилотники, управляемые по кабелю, реже — автономно, поскольку под водой практически невозможна радиосвязь. В редких случаях для изучения фауны применяются роботы, внешне похожие на рыб, чтобы меньше пугать морских обитателей.
Между тем, у плавающих аппаратов есть ряд недостатков. Во-первых, они зависят от течений и почти не могут неподвижно пассивно неподвижно зависнуть: их позиция может сохраняться только за счет работы двигателей. Во-вторых, отсутствие твердого упора затрудняет взятие геологических или биологических образцов, да и сами манипуляторы существенно мешают плавать. Наконец, чем сложнее ландшафт, тем труднее подобраться непосредственно к донному грунту вплавь.
Джиакомо Пикарди (Giacomo Picardi) из Школы перспективных исследований имени святой Анны и его коллеги предложили решить эти проблемы, спроектировав робота, который не плавает, а ходит по дну. После серии экспериментов ученые пришли к выводу, что оптимальный способ хождения по дну уже выработан в природе, и его используют крабы, и именно их облик во многом наследует аппарат SILVER2.
Его шесть длинных широко расставленных ног обеспечивают хорошую устойчивость, позволяют перешагивать препятствия и двигаться в любом направлении. За счет того, что при нормальной походке конечности подогнуты, аппарат может их вытягивать в поиске опоры, например, если нога попала в лунку. Кроме того, в суставах робота-краба установлены пружины, сжимающиеся при сгибании. За счет этого, а также за счет блоков пены, уменьшающей вес в воде, аппарат может при помощи пружин сильно оттолкнуться и запрыгнуть на уступ до десяти сантиметров без использования больших мощных приводов.
Аппарат размером 60 на 35 сантиметров несет на себе блок электроники, аккумулятор, инерциальную навигационную систему навигации, датчики прикосновений и две камеры. Снизу робота располагается платформа для установки полезной нагрузки, куда можно смонтировать манипуляторы, буры для забора образцов или научные инструменты. Поскольку ходящему механизму легко встать на одном месте, робот может смотреть в одну точку с близкого расстояния много дней без расхода энергии на передвижение, что удобно для долгосрочных научных наблюдений. За счет того, что на SILVER2 можно устанавливать разные инструменты, он может пригодиться как для изучения горных пород, так и для наблюдений за флорой и фауной или для исследований климата.
Для связи механический краб буксирует за собой плывущий по поверхности буй. Буй снабжен антенной и привязан к роботу кабелем, по которому передаются данные. Антенна работает по стандарту Wi-Fi, поэтому аппаратом можно управлять с обычного ноутбука, находящегося неподалеку.
Возможно, в перспективе SILVER2 усовершенствуют, добавив ему подлинно беспроводное управление как у искусственной рыбы. Кроме того, робот-краб — не единственный необычный робот, далекий по облику от антропоморфного. Например, прозрачный мягкий механический осьминог может хватать рыбу, а похожий на маленькое насекомое механизм выдерживает удар мухобойкой.
Источник
Исследованием морских глубин займется гигантский робот-краб
Корейский институт технологий и океанологии (KIOST) последние два года работает над созданием «Крабстера» — гигантского робота-краба, который в самом ближайшем будущем будет заниматься исследованием морских глубин. Первое его погружение на дно морское должно состояться уже этим летом. Основной задачей робота станет изучение подводных разломов.
Одна из ключевых проблем, связанных с традиционными винтовыми, удаленно управляемыми аппаратами (ROV), а также полностью автономной подводной техникой (AUV), заключается в том, что работать с ними в условиях плохой погоды не совсем удобно. Другая проблема заключается в том, что винтовая система нередко поднимает со дна ил, который серьезно затрудняет обзор оператору подводного аппарата. Решить эти две проблемы собрался Бонгхуан Цзюнь, исследователь из KIOST, и его команда, которая, вдохновившись природным строением ракообразных, создала шестиногого робота-краба.
В общей сложности в шести ногах робота-краба используются 30 сгибающихся частей. Как и у настоящего живого представителя подводной фауны, две передние клешни робота обладают повышенной подвижностью, и поэтому их можно использовать в качестве своеобразных рук, которыми робот будет собирать со дна интересующие объекты и складировать их в контейнере, расположенном на фронтальной части аппарата. Для более удобной работы в условиях ограниченной видимости предусмотрено наличие десяти оптических камер и мощного сонара, который будет сканировать местность на расстоянии до 200 метров вокруг.
Проведя компьютерное моделирование, ученые создали роботу корпус, который не только будет защищать внутреннюю электронику, но и стабилизировать его устойчивость при плохих погодных условиях и подводном течении. Использование шести клешней тоже благоприятно сказывается не только на устойчивости, но и грузоподъемности «Крабстера».
Фронтальные лапы-захваты для исследования и сбора подводных объектов
Уже примерно через месяц «Крабстера» и контрольную станцию управления повезут в воды побережья Южной Кореи. Затем краном его спустят на глубину 200 метров и уже тогда он сможет сделать свои первые шаги по подводному миру. Перед роботом будет стоять задача исследования геологических подводных разъемов и малоизученных мест.
Ученые говорят, что робот вполне способен работать на протяжении более 24 часов, получая питание по внешнему кабелю, однако в будущем планируется сделать робота полностью автономным и, возможно, даже научить плавать. Научные умы сейчас изучают принципы, благодаря которым лягушки, черепахи и другие виды способны передвигаться под водой, используя для этого задние лапы. В будущем подобному собираются и обучить «Крабстера».
Ну и последний интересный факт. Создание «Крабстера» началось с постройки его миниатюрной версии, которая успешно прошла тестирование.
Источник