Тайна анатомии рыб поможет сделать подводные дроны энергоэффективными
Исследователи МФТИ разработали математическую модель, описывающую движение подводного аппарата, использующего принципы анатомии рыб. Это позволит дронам быть более маневренными и снижать энергозатраты при движении. Результаты уже могут быть применены для создания бесшумных подводных роботов, которые найдут применение в экологическом мониторинге и скрытом наблюдении. Однако, по мнению специалистов, эти данные требуют экспериментального подтверждения. Об этом сообщает сайт Известия.
Модель движения рыб включает биоподобные подводные аппараты с мягким корпусом и аналогом плавательного пузыря. Использование этого природного механизма может привести к созданию дронов, способных эффективно перемещаться в воде, изменяя объем специального органа. Разработчики намерены проверить полученные данные на существующих прототипах.
По словам Виктора Казанцева, руководителя лаборатории нейробиоморфных технологий МФТИ, исследование показало, как рыба использует плавательный пузырь. В роботах с изменяющимся объемом, как и у живых организмов, состояние нулевой плавучести неустойчиво. При движении рыбы возникает подъемная сила, что позволяет дрону удерживаться на заданной глубине и маневрировать без дополнительных датчиков или насосов.
Расчеты показали, что стабилизация происходит при достижении минимальной критической скорости. При слишком медленном движении робот теряет устойчивость. Важно, чтобы пузырь и плавники были смещены назад относительно центра аппарата, иначе система может стать нестабильной.
Разработка роботов-рыб ведется во многих странах. Например, швейцарские инженеры совместно с американскими коллегами создали универсальную модель, имитирующую движения макрели и атлантической трески. Китайские разработчики представили роботизированную модель араваны, способную развивать скорость до 1,9 км/ч и работать до 12 часов на одной зарядке.
Биоподобные дроны выглядят многообещающе благодаря способности поддерживать плавучесть и зависать на заданной глубине с минимальными затратами энергии. Использование мягкого корпуса и воздушного пузыря может сделать аппараты более маневренными и безопасными для окружающей среды. Однако технологии еще предстоит проверить в реальных условиях, так как на эффективность будут влиять различные факторы, такие как давление на разных глубинах и устойчивость к течениям.
Основные области применения таких роботов включают экологический мониторинг, наблюдение за морскими животными и исследование подводных экосистем. При успешных испытаниях технология может привести к созданию автономных групп роботов, способных работать под водой без частой подзарядки. Эксперты считают, что исследование предоставляет хорошую теоретическую основу для подводной робототехники, направленной на создание тихих и энергоэффективных аппаратов.
Важно учитывать ограничения метода, так как модель пока не учитывает многие практические ситуации. Если расчеты подтвердятся, российские разработчики смогут использовать полученные данные для проектирования экономичных подводных аппаратов, способных выполнять длительные автономные миссии.
