Este calamar robot tiene propulsión a chorro y toma fotos de corales y peces

calamar robot

El calamar puede alcanzar las velocidades más rápidas que cualquier invertebrado acuático

Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han construido un robot parecido a un calamar que puede nadar sin ataduras, impulsándose generando chorros de agua. El robot lleva su propia fuente de energía dentro de su cuerpo. También puede llevar un sensor, como una cámara, para la exploración submarina.

"Esencialmente, recreamos todas las características clave que utilizan los calamares para nadar a alta velocidad", dijo Michael T. Tolley, uno de los autores principales del artículo y profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UC San Diego. "Este es el primer robot sin ataduras que puede generar pulsos de chorro para una locomoción rápida como el calamar y puede lograr estos pulsos de chorro cambiando la forma de su cuerpo, lo que mejora la eficiencia de la natación".

Este calamar robot está hecho principalmente de materiales blandos como polímero acrílico, con algunas piezas rígidas, impresas en 3D y cortadas con láser. El uso de robots blandos en la exploración submarina es importante para proteger peces y corales, que podrían resultar dañados por robots rígidos. Pero los robots blandos tienden a moverse lentamente y tienen dificultades para maniobrar.

El equipo de investigación, que incluye roboticistas y expertos en simulaciones por computadora, así como en dinámica de fluidos experimental, recurrió a los cefalópodos como un buen modelo para resolver algunos de estos problemas. El calamar, por ejemplo, puede alcanzar las velocidades más rápidas de cualquier invertebrado acuático gracias a un mecanismo de propulsión a chorro.

Este robot toma un volumen de agua en su cuerpo mientras almacena energía elástica en su piel y costillas flexibles. Luego libera esta energía al comprimir su cuerpo y genera un chorro de agua para impulsarse.

En reposo, el calamar robot tiene aproximadamente la forma de una linterna de papel y tiene nervaduras flexibles, que actúan como resortes, a lo largo de sus lados. Las nervaduras están conectadas a dos placas circulares en cada extremo del robot. Una de ellos está conectada a una boquilla que toma agua y la expulsa cuando se contrae el cuerpo del robot. La otra placa puede llevar una cámara a prueba de agua o un tipo diferente de sensor.

Los ingenieros probaron por primera vez el robot en un banco de pruebas de agua en el laboratorio del profesor Geno Pawlak, en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UC San Diego. Luego lo sacaron a nadar en uno de los tanques del Acuario Birch de la UC San Diego en la Institución de Oceanografía Scripps.

Demostraron que el robot podía conducir ajustando la dirección de la boquilla. Como ocurre con cualquier robot submarino, la impermeabilización fue una preocupación clave para componentes eléctricos como la batería y la cámara. Registraron la velocidad del robot entre 18 y 32 centímetros por segundo (aproximadamente media milla por hora), que es más rápido que la mayoría de los otros robots blandos.

"Después de que pudimos optimizar el diseño del robot para que nadara en un tanque en el laboratorio, fue especialmente emocionante ver que el robot pudo nadar con éxito en un gran acuario entre corales y peces, demostrando su viabilidad. para aplicaciones del mundo real", dijo Caleb Christianson, quien dirigió el estudio como parte de su trabajo de Ph.D. en el grupo de investigación de Tolley. Ahora es un ingeniero senior de dispositivos médicos en Dexcom, con sede en San Diego.

Los investigadores realizaron varios experimentos para encontrar el tamaño y la forma óptimos para la boquilla que impulsaría al robot. Esto, a su vez, les ayudó a aumentar la eficiencia del robot y su capacidad para maniobrar e ir más rápido. Esto se hizo principalmente simulando este tipo de propulsión a chorro, trabajo que fue dirigido por el profesor Qiang Zhu y su equipo en el Departamento de Ingeniería Estructural de la UC San Diego. El equipo también aprendió más sobre cómo se puede almacenar energía en el componente elástico del cuerpo y la piel del robot, que luego se libera para generar un chorro.

Los investigadores detallan su trabajo en un número reciente de Bioinspiration and Biomimetics: Cephalopod-inspired robot capable of cyclic jet propulsion through shape change

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