Robotti Meduusa voi auttaa huoltamaan merituulipuistoja

Robotti Meduusa voi auttaa huoltamaan merituulipuistoja
Robottimme on saanut inspiraationsa tavallisista kuun meduusoista. Willyam Bradberry / Shutterstock 

Jotkut viimeisistä koskemattomien ja koskemattomien erämaiden alueista maapallolla ovat merien alla. Silti näitä meriekosysteemejä uhkaa syvänmeren kaivoshankkeet, öljynporauslautat ja merituulipuistot. Kun nämä tilat rakennetaan ja ylläpidetään, niillä on taipumus vahingoittaa ympärillään olevia rikkaita ekologisia verkostoja.

Robotikot ja insinöörit pyrkivät ratkaisemaan tämän ongelman etsimällä uusia tapoja luoda koneita, jotka voivat auttaa korjaamaan, ylläpitämään tai tarkastamaan kasvavan offshore-teollisuuden vedenalaisia ​​komponentteja. Kollegani Thierry Bujardin ja Gabriel Weymouthin johdolla Southamptonin yliopistosta joukkueellani on löysi ratkaisun tähän ongelmaan suunnittelemalla vedenalaisia ​​robotteja, jotka ovat innoittamana luonnon älykkäimpiä uimareita: erittäin tehokkaita kuun meduusoja.

Perinteiset vesirobotit on suunniteltu kahteen päätarkoitukseen: tehokkaaseen, pitkän matkan navigointi avoimilla vesialueilla ja tehtäviin, jotka edellyttävät suurta ohjattavuutta vedenalaisten rakenteiden lähellä. Molemmat robottityypit ovat tehokkaita, mutta harvat robotit yhdistävät tehokkaan matkustamisen korkeaan ohjattavuuteen. Tämä tarkoittaa, että useimmat vesirobotit ovat liian kömpelöitä ja kömpelöitä tukemaan offshore-teollisuutta vahingoittamatta myös merenalaista ympäristöä.

Itse asiassa, kun offshore-kehitys laajenee yhä haavoittuvammiin ympäristöihin, jopa huippumodernit merirobotit kamppailevat selviytyäkseen tehtäviensä monimutkaisuudesta. Paljon tutkimusta on meneillään itsenäisten syvänmeren robottien kehittämiseksi muun muassa Xprize tarjoaa rahoitusta joillekin mielenkiintoisimmista ideoista.

Laivakoneet

Vastatakseen näihin haasteisiin insinöörit ovat pyrkineet tutkimaan biologiaa inspiroimaan vedenalaisen robotin käyttövoiman uusia muotoja. Miljoonien vuosien evoluution jälkeen logiikan mukaan vesieliöiden tulisi tarjota malleja auttaakseen ratkaisemaan vedenalaisen robotin nykyisen sadon heikkoudet.

Kalojen uintimoodista, joka perustuu niiden eri evien räpyttelyyn, on tullut ensisijainen inspiraation lähde niille kokeilla uusia vedenalaisia ​​ajoneuvoja. Meduusojen suosima pulssisuihkutila on kuitenkin yleisesti ottaen maailman tehokkain vedenalainen työntömekanismi, joka tarjoaa entistä vakuuttavamman teknisen ratkaisun, jota robottien on helpompi jäljitellä.

Pulssisuihku perustuu näytteen kehon onton ontelon sykliseen laajenemiseen ja supistumiseen. Tämä järjestelmä ajaa veden nauttimista ja karkottamista, mikä lopulta tarjoaa meduusoille jonkin käyttövoiman.


 Hanki uusimmat sähköpostitse

Viikkolehti Päivittäinen inspiraatio

Yksinkertaisuudesta huolimatta tämä uintistrategia voi johtaa uskomattomaan ketteryyteen ja olla erittäin energiatehokas. Nopein kalmari voi matkustaa 8 metriä sekunnissa käyttämällä pulssisuihkujärjestelmää, kun taas meduusat Aurelia aurita (tunnetaan myös nimellä kuun meduusoja) tiedetään olevan planeetan tehokkain uimari.

Kopioimalla nämä organismit rakentaessamme vedenalaisia ​​robotteja voimme suunnitella uusia vedenalaisia ​​ajoneuvoja, jotka pystyvät yhdistämään korkean ohjattavuuden vertaansa vailla olevaan tehokkuuteen. Meidän Viimeaikainen tutkimus, kehitimme uuden biohenkisen robotin, joka pystyy vastaamaan robotin propulsiotehokkuutta Aurelia aurita. Tätä varten jäljittelimme avaimen periaatetta, jonka avulla meduusat voivat saavuttaa korkean propulsiotehonsa: resonanssin.

Aurelia aurita tai kuun meduusaAurelia auritaa tai kuun meduusoja pidetään maapallon tehokkaimpana uimareina. Richard A McMillin / Shutterstock

Resonanttinen robotiikka

Resonanssi on fyysinen ilmiö, jota tavallisesti esiintyy monissa jokapäiväisissä toiminnoissa, kuten kävely, pelaaminen keinulla ja jopa laulaa. Jos katsomme esimerkiksi heiluvaa heiluria, tiedämme kokemuksesta, että se jatkaa värähtelyä, kunnes se lepää, riippuen painovoiman määräämässä pystysuorassa asennossa. Taajuutta, jolla heiluri värisee, kutsutaan sen "luonnolliseksi taajuudeksi".

Kokemuksesta tiedämme myös, että jos haluamme pitää heilurin värähtelevän, helpoin tapa tehdä se on antaa sille hyödyllinen työntely joka kerta, kun se saavuttaa värähtelynsä korkeimman pisteen, aivan kuten me teemme, kun työnnämme lasta korkeammalle vauhdissa. Kun teemme tämän, annamme heilurin tai keinun "resonoida".

Joten, resonanssi esiintyy, kun ulkoinen voima vaikuttaa järjestelmään sen luonnollisella taajuudella, mikä saa järjestelmän saavuttamaan suuremmat amplitudivärähtelyt murto-osalla tarvittavasta voimasta. Se tekee resonanssilla toimimisesta niin tehokasta. Sovellimme samaa periaatetta meduusojen innoittaman robotin käyttövoimaan.

Oletimme, että suunnittelemalla robotti-meduusat, joilla on joustava propulsiojärjestelmä, voisimme hyödyntää kyseisen elastisen luontaisen taajuuden ajamaksemme mekanismin resonanssiin. Resonanssina robotti lähettäisi voimakkaita pulssisuihkuja murto-osalla energiakustannuksista.

Kehittämällä robotilla on joustava sisäkammio, joka laajenee ja romahtaa sateenvarjomaisen mekanismin vaikutuksesta. Testatessaan vesisäiliössä robotin havaittiin lisäävän uintinopeuttaan, kun sen pulssinopeus lähestyi robotin meduusan elastisen kammion luonnollista taajuutta. Se osoitti, että robotti meduusamme oli saavuttanut resonanssin.

Itse kuljettavan järjestelmän tehokkuus, olipa se mekaaninen tai biologinen, perustuu yhtälöön, jossa yhdistyvät absorboitu teho, järjestelmän nopeus ja massa. Kun sitä sovelletaan robottiimme, tämä yhtälö asetti robotti-meduusamme samalle tasolle Aurelia aurita meduusa.

Tämä on silmiinpistävä tulos, jolla on kaksinkertainen vaikutus. Toisaalta se osoittaa ensimmäistä kertaa, että mekaanisella järjestelmällä voidaan saavuttaa luonnon uimareiden propulsiotehokkuus. Toisaalta robotti on selittänyt biologisten kollegoidensa erinomaisen uinnin - mikä voi nyt auttaa biologeja palaamaan meduusojen ja kalmarien tutkimiseen aivan uudella näkökulmalla.

Robotin meduusamme tarjoaa järjestelmän, jonka innoittamana ovat luonnon tehokkaimmat uimarit, prototyypin dynaamisesta ja tehokkaasta vedenalaisesta robotista, jota merituuliteollisuus voi jonain päivänä käyttää ylläpitääkseen infrastruktuurinsa osia aaltojen alla.

Tietoja Tekijät

Francesco Giorgio-Serchi, kansleri, robotiikan ja autonomisten järjestelmien jäsen, Edinburghin yliopisto

Tämä artikkeli päivitettiin 24. helmikuuta 2021 hyväksi Southamptonin yliopiston tiimille, joka työskenteli myös tämän tutkimuksen parissa.Conversation

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

Laskutus: Kaikkein kattavin suunnitelma, jota koskaan ehdotettiin maailmanlaajuisen lämpenemisen kääntämiseksi

Paul Hawken ja Tom Steyer
9780143130444Laajasti levinneen pelon ja apatian edessä kansainvälinen tutkijoiden, ammattilaisten ja tutkijoiden koalitio on koonnut tarjoamaan joukon realistisia ja rohkeita ratkaisuja ilmastonmuutokseen. Tässä on kuvattu sata tekniikkaa ja käytäntöä - jotkut ovat hyvin tunnettuja; jotkut, joita et ole koskaan kuullut. Ne vaihtelevat puhtaasta energiasta tyttärien kouluttamiseen pienituloisissa maissa maankäytön käytäntöihin, jotka vetävät hiiltä pois ilmassa. Ratkaisut ovat olemassa, ovat taloudellisesti kannattavia ja yhteisöt kaikkialla maailmassa toteuttavat niitä taitavasti ja päättäväisesti. Saatavana Amazon

Ilmastoratkaisujen suunnittelu: Poliittinen opas vähähiiliseen energiaan

Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Koska ilmastonmuutoksen vaikutukset ovat jo kohdanneet, tarve vähentää maailmanlaajuisia kasvihuonekaasupäästöjä on kiireellistä. Se on pelottava haaste, mutta tekniikat ja strategiat sen täyttämiseksi ovat olemassa tänään. Pieni joukko energiapolitiikkoja, jotka on suunniteltu ja toteutettu hyvin, voivat viedä meidät polulle vähähiiliseen tulevaisuuteen. Energiajärjestelmät ovat suuria ja monimutkaisia, joten energiapolitiikan on oltava kohdennettua ja kustannustehokasta. Yksi koko sopiva lähestymistapa ei yksinkertaisesti saa aikaan työtä. Päättäjät tarvitsevat selkeän, kattavan resurssin, jossa hahmotellaan energiapolitiikat, joilla on suurin vaikutus ilmastotulevaisuuteen, ja kuvataan, miten nämä politiikat suunnitellaan hyvin. Saatavana Amazon

Tämä muuttaa kaikkea: kapitalismi vs. ilmasto

kirjoittanut Naomi Klein
1451697392In Tämä muuttaa kaiken Naomi Klein väittää, että ilmastonmuutos ei ole pelkästään toinen asia, joka on jätettävä verojen ja terveydenhuollon välillä. Se on hälytys, joka kutsuu meitä vahvistamaan taloudellisen järjestelmän, joka on jo meitä monin tavoin epäonnistumassa. Klein rakentaa huolellisesti tapaa, jolla kasvihuonekaasupäästömme vähentäminen on meidän tilaisuutemme vähentää samanaikaisesti eriarvoisuutta, kuvitella rikkoutuneita demokratiojamme uudelleen ja rakentaa taloutemme. Hän paljastaa ilmastonmuutoksen denierien ideologisen epätoivon, mahdollisten geoengineerien messiaaniset harhaluulot ja liian monien vihreiden aloitteiden traagisen defeatismin. Ja hän osoittaa täsmälleen, miksi markkinat eivät ole - eivätkä voi - korjata ilmastokriisiä, vaan pahentavat sen sijaan entistä äärimmäisempiä ja ekologisesti haitallisia uuttomenetelmiä, joihin liittyy riehuva katastrofi kapitalismi. Saatavana Amazon

Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, että ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.

 

Saatat pitää myös

SAATAVAT KIELET

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvaketwitter kuvakeyoutube kuvakeinstagram-kuvakepintrest-kuvakerss-kuvake

 Hanki uusimmat sähköpostitse

Viikkolehti Päivittäinen inspiraatio

Marie T. Russellin päivittäinen inspiraatio

INNERSELF-ÄÄNIT

Paranemisen ensimmäinen periaate: Rakkaus on todellinen parantaja
Paranemisen ensimmäinen periaate: Rakkaus on todellinen parantaja
by Jacques Martel
Optimaalisen terveyden saavuttamiseksi on olemassa useita lähestymistapoja, jotka kaikki ovat tärkeitä, kukin niistä…
Chakrojemme ymmärtäminen ja kehittäminen matkalla henkilökohtaiseen ja henkiseen kehitykseen
Chakrojemme ymmärtäminen ja kehittäminen
by Glen Park
Aloitamme matkan chakrojen läpi alemmilla chakroilla, joiden kautta yksittäinen ego…
Hyväksyminen ja muutos: Luonto muuttuu usein
Hyväksyminen ja muutos: taisteletko virtaa vastaan? Luonto muuttuu usein
by Lawrence Doochin
Kun vastustamme muutosta, olemme pelokkaita. Kun tuomitsemme itsemme, olemme myös pelokkaita. Täten…
Horoskooppi astrologiselle viikolle: 10.-16
Horoskoopin nykyinen viikko: 10. – 16. Toukokuuta 2021
by Pam Younghans
Tämä viikoittainen astrologinen päiväkirja perustuu planeettojen vaikutteisiin, ja se tarjoaa näkökulmia ja…
Joannan tarina: Rintasyövästä parantumiseen ja kohdentamiseen
Joannan tarina: Rintasyövästä parantumiseen ja kohdentamiseen
by Tjitze de Jong
Joanna oli klassinen esimerkki siitä, kuinka helposti ja nopeasti parantuminen voi tapahtua, kun fyysinen keho,…
Suuri mysteeri: Kuinka parantua Lymestä ja muista sairauksista
Suuri mysteeri: Kuinka parantua Lymestä ja muista sairauksista
by Vir McCoy ja Kara Zahl
Jos pysymme keskittyneenä taudin "aloittamisen" kautta tarjottuun kasvupotentiaaliin, se voi…
Onko nyt turvallista halata?
Onko nyt turvallista halata?
by Joyce Vissell
Kliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että halaukset ovat positiivisia fyysiselle ja henkiselle terveydellesi, ja ne jopa ...
Miltä omahoito näyttää: se ei ole tehtävälista
Miltä omahoito näyttää: se ei ole tehtävälista
by Kristi Hugstad
Se ei ole viimeisin trendi. Se ei ole hashtag sosiaalisessa mediassa. Ja se ei todellakaan ole itsekäs.

LUE LUE

Huipputekniset piilolinssit ovat suorastaan ​​tieteiskirjallisuuden ulkopuolella - ja voivat korvata älypuhelimet
Huipputekniset piilolinssit ovat suorastaan ​​tieteiskirjallisuuden ulkopuolella - ja voivat korvata älypuhelimet
by Bishakh Rout, McGill University
Vuosien mittaan uudet tieteelliset löydöt ovat johtaneet pehmeämpiin ja mukavampiin piilolinsseihin.…
Miksi perheateriat ovat hyviä aikuisille ja lapsille
Miksi perheateriat ovat hyviä aikuisille ja lapsille
by Anne Fishel, Harvardin yliopisto
Useimmat vanhemmat tietävät jo, että perheen ateria-ajat ovat hyviä ruumiille, aivoille ja henkiselle ...
Miksi jalostettu ruoka voi lisätä kroonisten infektiosairauksien riskiä
Miksi jalostettu ruoka voi lisätä kroonisten infektiosairauksien riskiä
by LaTina Emerson, Georgian osavaltion yliopisto
Tutkijat tutkivat, kuinka siirtyminen viljapohjaisesta ruokavaliosta pitkälle jalostettuun, runsasrasvaiseen…
Liikuntapelin pelaaminen voi auttaa torjumaan dementiaa?
Voiko harjoituspelin pelaaminen auttaa torjumaan dementiaa?
by ETH Zurich
Kognitiivinen motorinen koulutus auttaa taistelemaan Alzheimerin tautia ja dementiaa vastaan ​​uusien…
Muutokset säässä: El Niño ja La Niña selitetty
Muutokset säässä: El Niño ja La Niña selitetty
by Jaci Brown, CSIRO
Odotamme kuivuutta ja tulvia odottaessamme, kun El Niño ja La Niña ennustetaan, mutta mitä…
Tämän vuoksi sinun on tarkistettava kirjoittamasi tiedot huolellisesti
Tämän vuoksi sinun on tarkistettava kirjoittamasi tiedot huolellisesti
by Narmada Paul, Kentuckyn yliopisto
Kun lukiolaisilla on tapana tarkistaa kirjoitustaan, sillä on myönteinen vaikutus…
Mitä on opittava biologiselta perheeltämme?
Mitä on opittava biologiselta perheeltämme?
by John Payne
Perintöperheen suunnitelman valitsit sinä, koska se antoi sinulle
Salaliittoteorioiden puolustamiseksi ja miksi termi on väärä nimi
Salaliittoteorioiden puolustamiseksi ja miksi termi on väärä nimi
by David Coady, Tasmanian yliopisto
On järkevää olettaa, että monet näkemykset, jotka nyt hylätään tai pilkataan salaliittona…

Uudet asenteet - uudet mahdollisuudet

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com
Copyright © 1985 - 2021 Sisäiset julkaisut. Kaikki oikeudet pidätetään.