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# Informatica # Robotica # Intelligenza artificiale

Delfino Robotico Imitara Nuotata Naturale

Un nuovo robot morbido imita i movimenti dei delfini per migliorare l'esplorazione subacquea.

Luyang Zhao, Yitao Jiang, Chun-Yi She, Mingi Jeong, Haibo Dong, Alberto Quattrini Li, Muhao Chen, Devin Balkcom

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Immagina un delfino robotico che può nuotare esattamente come quelli veri. Figata, giusto? Beh, i ricercatori stanno lavorando su un robot morbido che cerca di imitare la flessibilità e il movimento dei delfini. È emozionante perché i delfini sono noti per il loro Nuoto fluido, grazie ai loro corpi flessibili. Scopriamo come è stato progettato questo robot delfino e come funziona!

Cosa ha di speciale questo robot delfino?

Non è solo un qualsiasi robot delfino. Ha una Coda Flessibile, che gli permette di muoversi in modo fluido, proprio come un vero delfino. La coda del robot può muoversi su e giù, ma ha ancora bisogno di un po' di lavoro per girare. I robot delfino tradizionali di solito hanno giunti rigidi e corpi duri, che possono limitare le loro capacità di nuoto. Tuttavia, questo nuovo design utilizza una coda flessibile rivestita di silicone speciale che può cambiare la sua rigidità, rendendolo più realistico.

Perché un delfino?

I delfini sono gli atleti della natura quando si tratta di nuotare. Possono adattare i loro corpi per nuotare attraverso l'acqua in modo efficiente. Studiare come nuotano i delfini ha aiutato gli scienziati a trovare design per robot sottomarini. Mimando i movimenti dei delfini, questo robot può potenzialmente nuotare meglio e usare meno energia.

Come funziona questo robot?

Il Design

Il robot delfino ha due parti principali: una testa rigida e una coda flessibile. La testa contiene tutti i componenti elettrici, mentre la coda fa nuotare il robot. La testa occupa circa un terzo del robot, e la coda fa il resto dei due terzi. Questo design si basa sull'equilibrio tra flessibilità e funzionalità.

La parte divertente: la coda

La coda è fatta di un silicone speciale che è morbido e può tornare alla sua forma originale, proprio come la coda di un vero delfino. La realizzazione della coda prevede di mescolare liquidi di silicone, versarli in uno stampo e lasciarli indurire per diventare una forma solida. Inoltre, la coda ha camere d'aria per aiutarla a galleggiare in acqua, così il nostro piccolo amico robotico non affonda!

La testa

La testa racchiude tutti i componenti importanti, comprese le batterie e i sistemi di controllo. È progettata per mantenere tutto al sicuro mentre permette alla coda di muoversi liberamente. La testa è compatta e si adatta bene al corpo, permettendo un equilibrio durante il nuoto. L'elettronica è progettata per mantenere l'energia in funzione senza intoppi, così il robot può nuotare senza problemi.

Come si muove?

Questo robot utilizza un sistema intelligente che simula come i delfini usano i loro muscoli. Ha cavi che funzionano come tendini nel corpo di un delfino. I motori all'interno della testa controllano questi cavi, permettendo movimenti fluidi e flessibili. Lo Scheletro del robot funge da colonna vertebrale di un delfino, permettendogli di piegarsi e torcersi mentre nuota nell'acqua.

Testare la capacità di nuoto

Per vedere quanto bene nuota il robot delfino, i ricercatori hanno creato diversi tipi di scheletri. Hanno usato la stampa 3D per realizzare vari design di scheletro per testare quale nuoterebbe meglio. Sono stati creati sei tipi di scheletri, ciascuno regolato per trovare il miglior equilibrio tra velocità ed efficienza energetica.

Il test di nuoto

I robot sono stati testati in una piscina, e i ricercatori hanno registrato i loro movimenti usando una macchina fotografica. Hanno controllato quanto velocemente ogni robot poteva nuotare e quanta energia usava durante il nuoto.

Risultati a volontà

I risultati hanno mostrato che un particolare tipo di scheletro ha performato meglio, nuotando alla velocità più alta con il minor consumo di energia. I risultati hanno evidenziato quanto sia importante il design giusto per l'efficienza del nuoto.

L'importanza della flessibilità nel design

La flessibilità è fondamentale per questo robot delfino. Integrando più aspetti di flessibilità-come il corpo, l'attuazione e come le parti si adattano insieme-il robot può meglio imitare le movenze aggraziate di un vero delfino. Questo significa che può nuotare più dolcemente e rispondere meglio alle condizioni dell'acqua che cambiano.

Perché scegliere design flessibili?

La flessibilità consente ai robot di adattarsi al loro ambiente, il che è particolarmente importante in acqua. A differenza dei robot con design rigidi tradizionali, un robot flessibile può muoversi in modo più naturale quando incontra ostacoli o correnti d'acqua variabili.

Cosa c'è in serbo per il robot delfino?

Anche se l'attuale versione del robot può solo nuotare in avanti, ci sono molti piani per il miglioramento. I ricercatori sperano di aggiungere la capacità di girare e manovrare meglio. Vogliono anche incorporare una telecamera per aiutare il robot a comprendere il suo ambiente in tempo reale. Questo aiuterebbe il robot non solo a nuotare ma anche a esplorare efficacemente gli ambienti sottomarini.

Miglioramenti futuri

I futuri sviluppi mirano a migliorare la capacità del robot di adattarsi a diverse condizioni di nuoto. I ricercatori pianificano di modificare il design per consentire diverse configurazioni di scheletro che possono cambiare in base alla situazione. Questo renderà il robot ancora più versatile e capace in scenari acquatici diversi.

Perché tutto ciò è importante?

Creare un robot delfino che può nuotare come quello vero potrebbe avere molte applicazioni. Ad esempio, potrebbe aiutare nella ricerca e esplorazione sottomarina, permettendo agli scienziati di studiare la vita marina senza disturbare. Inoltre, sviluppare robot efficienti dal punto di vista energetico potrebbe portare a migliori pratiche ambientali negli ambienti acquatici.

In conclusione

Questo nuovo robot delfino è un passo entusiasmante nel mondo della robotica. Concentrandosi sulla flessibilità e mimando come nuotano i delfini, i ricercatori stanno aprendo porte a nuove possibilità nell'esplorazione sottomarina e nella tecnologia. Anche se c'è ancora molto da imparare e migliorare, il viaggio verso un robot simile a un delfino promette di essere una vera avventura acquatica! Quindi, teniamo d'occhio l'acqua e vediamo quali nuove sorprese porterà questo delfino robotico!

Fonte originale

Titolo: An Untethered Bioinspired Robotic Tensegrity Dolphin with Multi-Flexibility Design for Aquatic Locomotion

Estratto: This paper presents the first steps toward a soft dolphin robot using a bio-inspired approach to mimic dolphin flexibility. The current dolphin robot uses a minimalist approach, with only two actuated cable-driven degrees of freedom actuated by a pair of motors. The actuated tail moves up and down in a swimming motion, but this first proof of concept does not permit controlled turns of the robot. While existing robotic dolphins typically use revolute joints to articulate rigid bodies, our design -- which will be made opensource -- incorporates a flexible tail with tunable silicone skin and actuation flexibility via a cable-driven system, which mimics muscle dynamics and design flexibility with a tunable skeleton structure. The design is also tunable since the backbone can be easily printed in various geometries. The paper provides insights into how a few such variations affect robot motion and efficiency, measured by speed and cost of transport (COT). This approach demonstrates the potential of achieving dolphin-like motion through enhanced flexibility in bio-inspired robotics.

Autori: Luyang Zhao, Yitao Jiang, Chun-Yi She, Mingi Jeong, Haibo Dong, Alberto Quattrini Li, Muhao Chen, Devin Balkcom

Ultimo aggiornamento: 2024-11-01 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2411.00347

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.00347

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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