درجه سفتی متغیر دم ربات ماهی قابلیت شنای آن را ارتقاء داده است

با توجه با اینکه ماهی شناگر قابلی است، ساختار فیزیکی آن به طور گسترده در طراحی ربات‌های زیر آب کپی‌برداری می‌شود. اخیرا از این اطلاعات برای طراحی ربات ماهی هم استفاده شده است. دانشمندان به تازگی کشف کرده‌اند که ماهی‌ها با تنظیم میزان سفتی دم، می‌توانند بسیار کارآمدتر کنند.

ماهیچه‌های دم ماهی‌های واقعی هنگام شنای تند، سفت شده و برای شنای کم سرعت و مانور بهتر، شُل می‌شوند. با این حال، ربات‌های ساخته‌شده از روی ماهی‌ها، باید مدارا کنند، سفتی دم آن‌ها ثابت است و این امر برای شنا در شرایط مختلف مناسب نیست. دَن کویین ، استاد دانشگاه ویرجینا ، در این باره می‌گوید: «ماهی‌ای که دمی با یک درجه سفتی ثابت دارد، به مثابه دوچرخه‌ای است که تنها یک دنده ثابت دارد؛ تنها با یک سرعت می‌تواند حرکت کند. مانند دوچرخه سواری در سانفرانسیسکو با دوچرخه دنده ثابت است؛ بعد از چند بلوک خسته می‌شوید».

متاسفانه، به سختی می‌توان تعیین کرد که چه زمانی ماهی‌ واقعا سفتی دم خود را تغییر می‌دهد. کوین و همکار وی، کیانگ ژانگ ، محقق پسا‌دکتری، برای رسیدن به یک مدل نظری به دینامیک سیالات و بیومکانیک روی آوردند. مدل آن‌ها به طور خلاصه‌، حاکی از این بود که سفتی دم باید متناسب با سرعت شنا به توان دو افزایش یابد.

ربات ماهی تن

این دانشمندان برای آزمون این نظریه در محیط واقعی یک ربات ماهی شبیه ماهی تن ساختند که AutoTuna نام دارد. بر اساس مدل سفتی دم‌، این ربات هنگام شنا در کانال آب آزمایشگاهی، با استفاده از تاندون قابل برنامه‌ریزی، سفتی دم خود را به طور خودکار تغییر می‌دهد. شایان ذکر است که این ربات، نسبت به یک ربات با سفتی دم ثابت، می‌تواند با سرعت‌های مختلف شنا کند؛ این قابلیت در حالی است که ربات تقریباً نیمی از انرژی لازم را مصرف می‌کند.

محققان در حال بررسی نحوه استفاده از این فناوری بر روی سایر روبات‌هایی هستند که با الهام از دیگر حیوانات شناگر ساخته شده‌اند.

کویین در ادامه توضیحات خود می‌گوید: «مکانیزم‌های تنظیم سختی‌، مانند مکانیزم پیشنهادی ما، را می‌توان به راحتی کوچک کرد، بنابراین می‌توان این مکانیزم‌ را در ربات‌هایی با اندازه‌ و اشکال مختلف پیاده کرد. مسئله مهم شناسایی درجه سفتی دمِ ربات ماهی در سرعت‌های مختلف شنا است. در این پژوهش از یک مدل واقعی و آزمایشات کانال آب برای بدست آوردن قانون کنترل استفاده کردیم تا ربات بر اساس آن سفتی دم خود را به طور خودکار تنظیم کند. اگر از رباتی بزرگتر (مثلاً رباتی شبیه دلفین) یا شناگری دیگر (مثلاً رباتی شبیه زنجبیل) استفاده می‌کنید، لازم است مدل را کالیبره کنید، که البته این کار شدنی است.

جدیدترین اخبار هوش مصنوعی ایران و جهان را با هوشیو دنبال کنید