EPFL · Wetenschap

Robotvis schaalt over maten voor aquatisch onderzoek

Onderzoekers van EPFL en New York University hebben een schaalbare robotvis ontwikkeld, genaamd ScaFi, die zijn zwemvermogen over verschillende groottes kan behouden. Deze innovatie is bedoeld als een veelzijdig hulpmiddel voor het bestuderen van diverse aquatische omgevingen, van ondiepe kreken tot open water, en overwint de beperkingen van traditionele onderwatervoertuigen met propellers.

Traditionele onderwatervoertuigen met propellers worden beperkt door hun mechanica, die vast kunnen komen te zitten in vegetatie, sediment kunnen opwervelen of dieren kunnen laten schrikken, waardoor ze ongeschikt zijn voor gevoelige of complexe aquatische omgevingen. Roboticisten hebben visachtige robots onderzocht die zwemmen door hun lichamen te buigen, maar deze zijn doorgaans ontworpen voor een enkele grootte en doel, en vereisen uitgebreid herontwerp voor verschillende schalen.

De ScaFi-robot is gemodelleerd naar vissen zoals kabeljauw en makreel, die zwemmen door lichaamsbuiging naar de staart te concentreren. Deze natuurlijke zwemstijl beslaat een breed scala aan lichaamsgroottes, wat het ontwerp van de robot inspireerde. Het engineeringteam ontdekte dat door de glasvezelstaven in de staart proportioneel te verdikken naarmate de robot groter wordt, terwijl het onderliggende motormechanisme en het gekruiste peessysteem consistent blijven, ze vergelijkbaar staartbuigingsgedrag konden behouden.

Deze schaalbare aanpak vermindert de technische inspanning die nodig is om robots voor verschillende omgevingen te bouwen en maakt systematische studie mogelijk van hoe de zwemprestaties veranderen met de schaal. Het team bouwde drie ScaFi-robots (0.6, 1.1 en 2.9 meter lang) en testte hun zwemmen. De kleinste robot produceerde waterpatronen die vergelijkbaar waren met echte vissen, en alle groottes vertoonden vergelijkbare zwembewegingen wanneer ze werden aangepast aan de lichaamsgrootte, wat aangeeft dat de schaling de visachtige gang behouden heeft.

Velddemonstraties omvatten de inzet van de middelgrote robot in een Zwitserse beek en de grootste op het Meer van Genève, waarbij de kleinste werd getest in kreken zo ondiep als 15-30 centimeter. Hoewel de zwembeweging goed schaalde, deed de energie-efficiëntie dat niet. De grootste robot was minder efficiënt, wat suggereert dat weerstand en traagheid factoren kunnen zijn. Wendbaarheid varieerde ook met de grootte; de kleinste robot was het meest wendbaar, maar herstelde het langzaamst van verstoringen, terwijl grotere robots minder behendig maar stabieler waren. De onderzoekers suggereren dat deze schaalbare aanpak kan worden toegepast op andere conforme robots, hoewel het schalen van energie-efficiëntie een open vraag blijft.

AI-samenvatting op basis van de bron.