Ρομπότ περπατούν στο νερό

Τα έντομα τα οποία περπατούν στην επιφάνεια του νερού, ίσως να μην καταφέρουν σε όλη τους τη ζωή να βρεθούν στο έδαφος και παρόλα αυτά δεν ξέρουν καν κολύμπι. Οι ερευνητές σήμερα αποκαλύπτουν το μυστήριο που κρύβεται πίσω από το φαινόμενο της ισορροπίας των μικρών μας φίλων.

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων εκατομμυρίων ετών τα έντομα έχουν βελτιώσει την τάση τους να εκμεταλλεύονται το φαινόμενο της επιφανειακής τάσης που επιτρέπει την ισορροπία τους στη επιφάνεια λιμνών ακόμα και ωκεανών.

Οι ερευνητές Yun Seong Song και Metin Sitti από το πανεπιστήμιο Carnegie Mellon, κατασκεύασαν πρόσφατα ένα ρομπότ το οποίο μιμείται τις φυσικές ικανότητες των εντόμων που περπατούν στο νερό.

Το πρώτο ρομποτικό ανάλογο των εντόμων διαθέτει παρόμοια εμφάνιση, δεν ταράζει καν το νερό ενώ είναι ιδιαίτερα ευέλικτο.

Ο μικρός ρομποτικός μηχανισμός διαφέρει από τα υπόλοιπα επιπλέοντα ρομπότ λόγω της μικρής του μάζας και των εκτεταμένων άκρων τα οποία βοηθούν στην εκμετάλλευση της επιφανειακής τάσης για την επίπλευση.

Τα αντικείμενα μεγαλύτερης μάζας βασίζονται στη δύναμη της άνωσης, η οποία εξαρτάται από τον όγκο τους. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ένα ρομπότ θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την περιβαλλοντική παρακολούθηση μέσω ασύρματης επικοινωνίας, για εκπαιδευτικό αλλά και για ψυχαγωγικό σκοπό.

«Το ρομπότ αυτά, που αποκαλούνται STRIDEs (Surface Tension Robotic Insect Dynamic Explorer), μπορούν να περπατήσουν στην επιφάνεια του νερού φτάνοντας σε ένα βάθος 3 - 4 mm. Η ενεργειακή αυτονομία και η ευκινησία αυτών των μηχανισμών είναι ανώτερη ακόμα και από αυτή των θαλάσσιων οχημάτων καθώς η μάζα τους είναι μικροσκοπική», σχολιάζει ο κ. Sitti.

Φυσικά όπως εξήγησε και ο κ. Sitti, το πλεονέκτημα αυτό εξαλείφεται όταν αυξηθεί το μέγεθος του ρομπότ.

Με τη βοήθεια μοντέλων και υπολογισμών, οι ερευνητές ανακάλυψαν μια περισσότερο βελτιωμένη έκδοση ρομπότ, η οποία θα διαθέτει υδροφοβικά άκρα καλυμμένα με Teflon και μήκος 5 εκατοστά.

Για την μετακίνηση τους τα έντομα υιοθετούν μια συγκεκριμένη κινησιολογία η οποία βασίζεται στα άκρα τους. Τα ρομπότ λειτουργούν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο.

Τρείς πιεζοηλεκτρικοί μηχανισμοί κίνησης, οι οποίοι τοποθετούνται στα άκρα των ρομπότ, προκαλούν μια κάθετη και οριζόντια κίνηση η οποία συντελεί στην δημιουργία της ελλειπτικής κίνησης που προκαλεί την κίνηση.

Λόγω του ότι οι πιεζοηλεκτρικοί μηχανισμοί προκαλούν μόνο μια μικρή παρεκτροπή, ένας ενισχυτής αποτελούσε απαραίτητο στοιχείο του μηχανισμού.

Προς το παρόν τα φουρτουνιασμένα νερά ίσως να αποτελούν έναν επικίνδυνο εγχείρημα για το νέο ρομποτικό μηχανισμό. Ωστόσο, ο Sitti ελπίζει ότι βελτιώνοντας την δυνατότητα ανύψωσης του μηχανισμού, το ρομπότ θα μπορέσει να ανταπεξέλθει σε περιπτώσεις έντονων καιρικών φαινομένων.

Οι Song και Sitti εργάζονται προς όφελος της βελτίωσης του ρομπότ και τη δημιουργία μελλοντικών αναβαθμίσεων. Για παράδειγμα ο μηχανισμός κίνησης λειτουργεί για το μισό του βάρους του σώματος του ρομπότ, κάτι το οποίο πιθανώς καθυστερεί την κίνηση του.

Σε πιο πρόσφατα μοντέλα, για παράδειγμα, οι ερευνητές σχεδίασαν ένα μηχανισμό ο οποίος χρησιμοποιεί μικροκινητήρες που τροφοδοτούνται από μπαταρίες. Αν και το μοντέλο αυτό έχει αυξημένη μάζα κατά 6gr, μπορεί να διανύσει αποστάσεις με ταχύτητα αυξημένη κατά 8.7 cm/s. Η ερευνητική ομάδα πάντως πρόκειται να συνεχίσει να πειραματίζεται.

Τα STRIDEs είναι 10-15 φορές πιο αργά σε σχέση με τα έντομα και αυτό γιατί το πιο πρόσφατο μοντέλο είναι σχεδόν 10 φορές μεγαλύτερο από ένα κανονικό έντομο», εξηγεί ο Sitti.

«Για αυτό το λόγο θα πρέπει να κινηθούμε προς την σμίκρυνση του STRIDE. Επιπλέον, μελετάται η ενσωμάτωση της ασύρματης επικοινωνίας, των αισθητήρων, της τηλεδιαχείρησης και του αυτόνομου ελέγχου. Έτσι θα μπορούσαμε μελλοντικά να στρατοπεδεύσουμε εκατοντάδες από αυτά τα ρομπότ στην επιφάνεια της θάλασσας για περιβαλλοντικούς σκοπούς».

Πηγή: Physorg.com