Учёные из Чжэцзянского университета представили подводного робота, который движется с помощью гибкого электромагнитного плавника, имитирующего движения настоящей рыбы. Робот способен развивать скорость до 405 мм/с (1,66 длины тела в секунду) и совершать повороты в радиусе всего 0,86 длины тела — показатели, близкие к природным прототипам.
Как работает электромагнитный плавник
Команда под руководством доцента Фанхао Чжоу из Государственной ключевой лаборатории океанического зондирования создала эластичный привод с минимальным трением.
Плавник состоит из двух катушек и сферических магнитов. При подаче переменного тока создаётся осциллирующее магнитное поле, заставляющее плавник колебаться из стороны в сторону, как хвост рыбы. Когда ток прекращается, система возвращается в нейтральное положение.
По словам Чжоу, задача состояла в том, чтобы объединить мощность и гибкость, свойственные природным мышцам:
«Традиционные приводы слишком громоздки, а мягкие — недостаточно мощны. Мы хотели создать нечто компактное, мощное и эластичное одновременно».
Результаты экспериментов
В лабораторных испытаниях робот показал пиковую тягу 0,493 Н при массе плавника всего 17 граммов.
Кроме того, исследователи построили математическую модель, связывающую электрический сигнал с создаваемой гидродинамической тягой — редкое достижение для мягких роботов.
Проблема энергоэффективности и будущие шаги
Основная сложность заключается в высоком энергопотреблении электромагнитных катушек. Команда уже работает над оптимизацией геометрии катушек, восстановлением энергии и умным управлением возбуждением, чтобы увеличить продолжительность работы.
В будущем учёные планируют объединить несколько таких плавников для создания более реалистичных движений и повышения манёвренности.
Потенциальные применения
Благодаря своей компактности и гибкости робот может использоваться в:
- подводных исследованиях и мониторинге окружающей среды,
- инспекциях подводных конструкций,
- безопасном взаимодействии с коралловыми рифами и морской фауной.
«Мы хотим создать автономную систему, способную плавать так же естественно, как настоящая рыба», — отмечает аспирант Чжэ Ван.
Источник: https://spectrum.ieee.org/underwater-robot-electromagnetic-fin
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/