Ένα νέο είδος ρομπότ έρχεται να αλλάξει όσα γνωρίζαμε μέχρι σήμερα για τα drones. Ερευνητές του MIT και της EPFL στη Λωζάνη δημιούργησαν ένα πρωτοποριακό ρομποτικό σύστημα που μπορεί να κολυμπά κάτω από την επιφάνεια του νερού, να βγαίνει ξανά στον αέρα και να συνεχίζει την πτήση του.

Η τεχνολογία βασίζεται σε ένα εντυπωσιακό παράδειγμα από τη φύση: τα καταδυτικά πτηνά.

Το νέο ρομπότ ονομάζεται FAAV, από το Flapping-Wing Aerial-Aquatic Vehicle, και σχεδιάστηκε με στόχο να μελετήσει τον τρόπο με τον οποίο ορισμένα πουλιά καταφέρνουν να κινούνται αποτελεσματικά σε δύο εντελώς διαφορετικά περιβάλλοντα.

Ένα ρομπότ εμπνευσμένο από τα καταδυτικά πουλιά

Η φύση αποτέλεσε για ακόμη μία φορά την πηγή έμπνευσης για μια σημαντική τεχνολογική εξέλιξη.

Πουλιά όπως οι γλάροι, οι φουφούδες, οι πετρίτες και άλλα καταδυτικά είδη μπορούν να βουτούν στο νερό αναζητώντας τροφή και στη συνέχεια να επιστρέφουν στον αέρα.

Για τους μηχανικούς, αυτή η ικανότητα αποτελούσε ένα ιδιαίτερα δύσκολο πρόβλημα.

Ο λόγος είναι απλός αλλά σημαντικός: ο αέρας και το νερό έχουν εντελώς διαφορετικές φυσικές ιδιότητες.

Το νερό είναι περίπου 1.000 φορές πυκνότερο από τον αέρα. Επομένως, ένα σύστημα που κινείται αποτελεσματικά στον αέρα δεν μπορεί απλώς να χρησιμοποιεί ακριβώς την ίδια κίνηση κάτω από το νερό.

Το FAAV σχεδιάστηκε ακριβώς για να αντιμετωπίσει αυτή την πρόκληση.

Πώς λειτουργεί το FAAV

Το νέο ρομπότ ζυγίζει λιγότερο από 300 γραμμάρια και διαθέτει ένα κεντρικό σώμα, δύο εύκαμπτα φτερά και μια κατευθυνόμενη ουρά.

Τα φτερά κινούνται πάνω και κάτω, όπως τα φτερά ενός πουλιού, ενώ η ουρά βοηθά στον έλεγχο της κατεύθυνσης και της κίνησης.

Οι ερευνητές πειραματίστηκαν με διαφορετικά μεγέθη φτερών, συχνότητες χτυπημάτων και γωνίες της ουράς. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν αρχικά σε δεξαμενή νερού και στη συνέχεια στη λίμνη της Γενεύης.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο σωστός συνδυασμός παραμέτρων επιτρέπει στο ρομπότ να κολυμπά, να ανεβαίνει προς την επιφάνεια, να περνά από το νερό στον αέρα και να συνεχίζει την πτήση του.

Η μετάβαση αυτή είναι ίσως το πιο εντυπωσιακό στοιχείο της τεχνολογίας.

Τα εύκαμπτα φτερά κάνουν τη διαφορά

Ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία του FAAV είναι η ευελιξία των φτερών του.

Τα φτερά πρέπει να είναι αρκετά εύκαμπτα ώστε να κινούνται αποτελεσματικά μέσα στο νερό, αλλά ταυτόχρονα αρκετά σταθερά ώστε να μπορούν να δημιουργούν την απαραίτητη άντωση κατά την πτήση.

Οι ερευνητές δοκίμασαν τρία διαφορετικά μεγέθη φτερών, περίπου 60, 80 και 100 εκατοστών.

Στις δοκιμές, το σύστημα μεσαίου μεγέθους φτερών αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποτελεσματικό στη μετάβαση από το νερό στον αέρα.

Το ρομπότ μπορούσε να κολυμπά με ταχύτητα σχεδόν 1 μέτρου το δευτερόλεπτο και να πετά στον αέρα με ταχύτητα περίπου 6 μέτρων το δευτερόλεπτο υπό τις κατάλληλες συνθήκες.

Το εντυπωσιακό πέρασμα από το νερό στον αέρα

Η απογείωση από την επιφάνεια του νερού αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις ενός τέτοιου συστήματος.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η σωστή γωνία κλίσης του ρομπότ είναι περίπου 70 μοίρες.

Με αυτή τη ρύθμιση, τα φτερά μπορούν να κινούνται χωρίς να χτυπούν στην επιφάνεια του νερού καθώς το ρομπότ ανεβαίνει.

Ακόμη πιο ενδιαφέρον είναι ότι το FAAV κατάφερε να πραγματοποιήσει αυτή τη μετάβαση χωρίς να χρειάζεται πόδια για να σπρώχνεται από την επιφάνεια, όπως συμβαίνει σε αρκετά πραγματικά πτηνά.

Η διαπίστωση αυτή δείχνει ότι η βιομιμητική ρομποτική δεν αντιγράφει πάντοτε τη φύση με απόλυτη ακρίβεια. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιεί τις αρχές της φύσης και να τις προσαρμόζει σε μια διαφορετική μηχανική λύση.

Από τη βιολογία στη ρομποτική

Το FAAV αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα της λεγόμενης βιομιμητικής.

Πρόκειται για έναν τομέα της επιστήμης και της μηχανικής που μελετά τις λύσεις που έχει αναπτύξει η φύση και προσπαθεί να τις αξιοποιήσει στην τεχνολογία.

Στην περίπτωση του FAAV, οι επιστήμονες μελέτησαν δεδομένα από περίπου 100 είδη πτηνών που μπορούν να κινούνται τόσο στον αέρα όσο και στο νερό.

Ανάμεσα στα είδη που μελετήθηκαν ήταν φουφούδες, πετρίτες και άλλα καταδυτικά πτηνά.

Η σύγκριση αυτή βοήθησε τους ερευνητές να κατανοήσουν πώς αλλάζει η κίνηση των φτερών όταν ένα πουλί περνά από τον αέρα στο νερό.

Γιατί το νέο drone μπορεί να είναι σημαντικό

Η τεχνολογία δεν δημιουργήθηκε μόνο για να εντυπωσιάσει.

Ο βασικός στόχος είναι να αναπτυχθεί στο μέλλον μια νέα γενιά αμφίβιων drones που θα μπορούν να μετακινούνται γρήγορα στον αέρα και στη συνέχεια να πραγματοποιούν μετρήσεις μέσα στο νερό.

Αυτό θα μπορούσε να έχει σημαντικές εφαρμογές στην ωκεανογραφία και τη θαλάσσια έρευνα.

Ένα τέτοιο ρομπότ θα μπορούσε, για παράδειγμα, να απογειώνεται από μια ακτή ή ένα σκάφος, να κατευθύνεται σε μια απομακρυσμένη περιοχή και στη συνέχεια να βουτά στο νερό για να πραγματοποιήσει μετρήσεις ή να συλλέξει δείγματα.

Στη συνέχεια θα μπορούσε να επιστρέφει στον αέρα και να μεταφέρει τα δεδομένα στους ερευνητές.

Έρευνα σε δύσκολες και απομακρυσμένες περιοχές

Η δυνατότητα αυτή μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη σε περιοχές όπου η πρόσβαση με συμβατικά ερευνητικά σκάφη είναι δύσκολη ή επικίνδυνη.

Οι ερευνητές του MIT αναφέρουν ως πιθανές μελλοντικές εφαρμογές την παρακολούθηση της υγείας των θαλάσσιων οικοσυστημάτων, τη μελέτη παράκτιων περιοχών και τη συλλογή δεδομένων από σημεία που είναι δύσκολο να προσεγγιστούν.

Ένα μικρό ρομπότ που μπορεί να πετά και να κολυμπά θα μπορούσε να μετακινείται ανάμεσα στα δύο περιβάλλοντα χωρίς να απαιτείται διαφορετικό μέσο για κάθε αποστολή.

Αυτό είναι ένα από τα στοιχεία που κάνουν την τεχνολογία ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα για το μέλλον της ρομποτικής.

Το επόμενο βήμα για το FAAV

Η έρευνα βρίσκεται ακόμη σε εξέλιξη.

Η ομάδα του MIT και των συνεργατών της εργάζεται ήδη πάνω σε νέες εκδόσεις των φτερών, ώστε το ρομπότ να μπορεί όχι μόνο να κινεί τα φτερά πάνω και κάτω, αλλά και να πραγματοποιεί καλύτερες αλλαγές κατεύθυνσης.

Παράλληλα, οι ερευνητές θέλουν να δοκιμάσουν το σύστημα σε πιο δύσκολες συνθήκες, όπως κυματισμό και ισχυρότερους ανέμους.

Στόχος είναι να διαπιστωθεί κατά πόσο ένα τέτοιο ρομπότ μπορεί να λειτουργήσει αξιόπιστα έξω από τις ελεγχόμενες συνθήκες ενός εργαστηρίου.

Μια νέα εποχή για τα αμφίβια drones

Το FAAV δείχνει ότι τα όρια ανάμεσα στα εναέρια και τα υποβρύχια ρομπότ μπορούν να αρχίσουν να εξαφανίζονται.

Ένα μικρό σύστημα μπορεί να πετά πάνω από το νερό, να βουτά κάτω από την επιφάνεια και στη συνέχεια να επιστρέφει στον αέρα.

Η ιδέα προέρχεται από τα πουλιά, όμως η εφαρμογή της αφορά την επιστήμη, τη ρομποτική και την εξερεύνηση των ωκεανών.

Η μελέτη των μηχανισμών της φύσης οδηγεί έτσι σε μια τεχνολογία που θα μπορούσε στο μέλλον να βοηθήσει τους επιστήμονες να συλλέγουν περισσότερα δεδομένα από τις θάλασσες, με μικρότερο κόστος και μεγαλύτερη ευελιξία.

Το μικρό ρομπότ του MIT μπορεί να μοιάζει απλό στην εμφάνιση, όμως πίσω από την κίνησή του κρύβεται ένα ιδιαίτερα σύνθετο επιστημονικό εγχείρημα: να δημιουργηθεί μια μηχανή που, όπως ένα καταδυτικό πουλί, δεν χρειάζεται να επιλέξει ανάμεσα στον αέρα και το νερό. Μπορεί να κινείται και στα δύο.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ 

Drones διάσωσης: Ελληνική καινοτομία που σώζει ζωές                                                                                          https://morfeszois.com/drone-diasosis-ellinas-erevnitis-navagoi/

Το λάθος που κάνουν οι 9 στους 10 με το Wi-Fi στο σπίτι                                                                                         https://morfeszois.com/to-lathos-pou-kanoun-9-stous-10-me-to-wifi-sto-spiti/

Αν αυτό το άρθρο σου κέντρισε το ενδιαφέρον, συνέχισε να ανακαλύπτεις τον κόσμο της επιστήμης μέσα από τις υπόλοιπες σελίδες της κατηγορίας  https://morfeszois.com/katigories/episthmh/

Θέλεις περισσότερα άρθρα;  Ακολούθησέ μας στο https://www.facebook.com/profile.php?id=61574820057874  και το https://www.instagram.com/morfeszois/  για να μη χάνεις τίποτα

Συντάκτρια  Δέσποινα Μπλάτζα – https://morfeszois.com/