Robotická ryba ScaFi mění velikost z 60 cm na 3 metry díky chytré úpravě ocasu

Podvodní roboti určení k monitorování potoků nemohou být jednoduše zvětšeni pro hlídkování v jezerech, aniž by inženýři museli pokaždé začít s designem od nuly. Vědci nyní představili inovativní robotickou rybu jménem ScaFi, která tento problém řeší elegantním způsobem.

Podvodní roboti určení k monitorování potoků nemohou být jednoduše zvětšeni pro hlídkování v jezerech, aniž by inženýři museli pokaždé začít s designem od nuly. Vědci nyní představili inovativní robotickou rybu jménem ScaFi, která tento problém řeší elegantním způsobem. Její základní design umožňuje měnit velikost z přibližně 60 centimetrů až na téměř 3 metry, aniž by ztratila svůj charakteristický plavecký pohyb.

Projekt vedla Nana Obayashi, nyní asistentka profesora na NYU Tandon, během svého doktorského výzkumu na EPFL. Většina robotů inspirovaných rybami má pevnou velikost a specifický úkol. ScaFi je modelována podle ryb, jako jsou tresky a makrely, které soustředí většinu svého ohybu těla do ocasu. Tento styl plavání se v přírodě vyskytuje u neobvykle široké škály velikostí těla. Robot kombinuje pevnou přední část s pružným ocasem z laminátových tyčí. Jediný motor táhne dvě šlachy, které se kříží blízko konce ocasu, čímž vytvářejí potřebný esovitý ohyb pro plavání podobné rybě.

Klíčem k adaptabilitě ScaFi je jednoduchost škálování. Zvětšení nebo zmenšení robota vyžaduje pouze změnu průměru ocasních tyčí, které se úměrně zesilují s rostoucí velikostí robota, aby se zachovalo podobné chování při ohýbání. Základní mechanismus motoru a systém křížových šlach zůstávají identické napříč všemi velikostmi, což výrazně snižuje inženýrské úsilí potřebné k přizpůsobení designu novým prostředím.

Výzkumníci postavili tři roboty ScaFi o délce přibližně 60 cm, 110 cm a 290 cm a testovali jejich plavecké schopnosti. Nejmenší robot vytvářel vířivé vodní vzory podobné těm, které zanechávají skutečné ryby. Pohyb plavání u všech tří velikostí se po úpravě na velikost těla velmi shodoval. Tým nasadil každého robota v terénu, aby odpovídal jeho velikosti – střední robot ve švýcarském potoce, největší na Ženevském jezeře a nejmenší v potocích hlubokých jen 15 až 30 centimetrů. Během testu v potoce robot nepřestal plavat ani po ztrátě signálu GPS.

Energetická účinnost se neškálovala tak čistě jako samotný plavecký pohyb. Dva menší roboti si vedli podobně, ale největší se ukázal být méně účinný a vyžadoval jiný, výkonnější motor. Vědci se domnívají, že tento rozdíl může vysvětlovat odpor a setrvačnost, ačkoli přesná příčina zůstává nevyřešena. Podobný kompromis se projevil, když byli roboti vychýleni z kurzu. Nejmenší robot se zotavoval nejpomaleji, přestože byl nejhbitější, zatímco větší roboti zvládali rušení stabilněji, ale celkově se pohybovali s menší hbitostí. Výzkumníci naznačují, že stejný přístup škálování, postavený na jediném strukturálním parametru, by se mohl rozšířit i na další flexibilní roboty mimo vodní prostředí. Zjištění byla publikována v časopise npj Robotics.