Плавающий робот научился чувствовать течение воды «боковой линией»

Рыбы — доминирующие в водной среде животные, адаптированные к ней сотнями миллионов лет эволюции. Поэтому робототехники, создающие плавающие системы для работы в воде, часто обращаются за вдохновением к строению и поведению рыб. Не так давно успешно показала себя заимствованная у них тактика плавания в стае. А команда Ардиана Юсуфи (Ardian Jusufi) из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка решила использовать еще одну особенность рыб — наличие боковой линии.

Этот чувствительный орган помогает им воспринимать течение, давление и вибрацию окружающей воды, чтобы ориентироваться и точнее контролировать свои движения. В статье, опубликованной в журнале Advanced Intelligent Systems, Юсуфи и его соавторы представили мягкого робота, который оснащен «боковой линией» датчиков. Благодаря этому он способен плавать против течения воды и точно поддерживать нужную скорость, чтобы, например, оставаться на месте посреди быстрого потока.

Робот изгибается, наполняя и сдувая крошечные силиконовые камеры, расположенные по обеим сторонам тела. Наполняясь воздухом, камеры разгибают свою половину робота, в то время как камеры на противоположной половине опадают, позволяя телу совершать плавающие движения. «Боковая линия» не так развита, как у рыб: с каждой стороны робота протянут тончайший микроканал из того же силикона, заполненный жидким сплавом галлия-индия (eGaIn).

При изгибании тела расположенный на противоположной стороне канал растягивается, что повышает его электрическое сопротивление. Точные измерения позволяют системе зарегистрировать момент, в котором сопротивление достигает того или иного значения: то есть изгиб достигает определенного угла. Эти показатели сопоставляются с давлением, которое потребовалось создать в силиконовых камерах для подобного изгиба.

Гидродинамические расчеты позволяют превратить такие данные в показатели давления и скорости течения. Поэтому ученые дополнили робота умной системой управления, которая смогла использовать показания «боковой линии», чтобы следить за движением воды в экспериментальном бассейне. Демонстрируя свои возможности, робот смог поддерживать такую скорость плавания, при которой оставался на месте независимо от изменений в течении.