Инженеры Массачусетского технологического института разработали роботизированный планер, который может скользить по поверхности воды, катаясь на ветру, как альбатрос, а также скользя по волнах, как парусник.
В регионах с сильным ветром робот предназначен для того, чтобы оставаться в воздухе, подобно его птичьему коллеге. Там, где есть более спокойные ветры, робот может окунуть киль в воду, чтобы кататься как высокоэффективный парусник.
Роботизированная система, которая заимствует как морские, так и биологические конструкции, может покрыть определенное расстояние, используя одну треть такого же ветра, как альбатрос, и путешествует в 10 раз быстрее, чем обычный парусник. Планер также относительно легкий, весом около 3 кг. Исследователи надеются, что в ближайшем будущем такие компактные, быстрые роботизированные водосбросы могут быть развернуты в командах для обследования больших полос океана.
«Мировой океан по-прежнему находится под большим контролем», — говорит Габриэль Буске, бывший сотрудник отдела аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института, который возглавлял дизайн робота в рамках его дипломной работы. «В частности, очень важно понять Южный океан и то, как оно взаимодействует с изменением климата, но его очень сложно достичь. Теперь мы можем эффективно использовать энергию из окружающей среды, чтобы сделать эти поездки, с системой, которая остается мелкомасштабной ».
На этой неделе Буше представит детали роботизированной системы на Международной конференции по робототехнике и автоматизации IEEE в Брисбене, Австралия. Его сотрудниками по проекту являются Жан-Жак Слотин, профессор машиностроения и информационных наук и наук о мозге и профессор Генри Л. и Грейс Доэрти по науке и технике океана.
В прошлом году Буше и Слотин опубликовали исследование динамики полета альбатросов, в котором они определили механизмы, которые позволяют неутомимому путешественнику покрывать огромные расстояния, затрачивая минимальную энергию. Ключом к птичьим марафонским рейсам является его способность ездить на и из высоко- и низкоскоростных слоев воздуха.
В частности, исследователи обнаружили, что птица способна выполнять механический процесс, называемый «переносом импульса», в котором он принимает импульс от более высоких, более быстрых слоев воздуха и, использует этот импульс, чтобы опуститься в более медленные слои, без необходимости постоянно махать крыльями.
Интересно, что Буше заметил, что физика полета альбатросов очень похожа на физику полета на паруснике. Как и у альбатроса, скорость передачи парусника используются для продолжения движения. Но в случае парусника передача происходит не между слоями воздуха, а между воздухом и водой.
«Парусники берут импульс от ветра своим парусом и вводят его в воду, отталкивая его килем», — объясняет Буше. «Вот как добывается энергия для парусников».
Буше также понял, что скорость, с которой могут путешествовать как альбатрос, так и парусник, зависит от того же общего уравнения, связанного с передачей импульса. По сути, и птица, и лодка могут путешествовать быстрее, если они могут либо легко оставаться в воздухе, либо взаимодействовать с двумя слоями или средами с очень разными скоростями.
Свежие комментарии