VIDEO: Robotska meduza za čišćenje mora

Znanstvenici i inženjeri s Instituta Max Planck za inteligentne sustave u Stuttgartu, razvili su podvodnog robota inspiriranog meduzama za kojeg se nadaju da će jednog dana sakupljati otpad s dna oceana. Gotovo bešumni prototip može zarobiti predmete ispod svog tijela bez fizičkog kontakta, čime se omogućuje sigurna interakcija u osjetljivim okruženjima kao što su koraljni grebeni.

Jedna od strategija za borbu protiv gomila otpada koji se nalazi u osjetljivim ekosustavima, posebno oko koraljnih grebena, je angažiranje robota koji će svladati čišćenje. Međutim, postojeći podvodni roboti uglavnom su glomazni s krutim tijelima, a bučni su zbog električnih motora ili hidrauličkih pumpi. Za prikladniji dizajn, znanstvenici s Instituta Max Planck inspiraciju su potražili u prirodi. Konfigurirali su svestranog, energetski učinkovitog i gotovo bešumnog robota veličine ruke inspiriranog meduzama.

Za izradu Jellyfish-Bot robota tim je koristio elektrohidrauličke aktuatore kroz koje teče struja. Aktuatori služe kao umjetni mišići koji pokreću robota. Oko tih mišića nalaze se zračni jastuci, kao i mekane i krute komponente koje stabiliziraju robota i čine ga vodootpornim. Na taj način visoki napon koji prolazi kroz aktuatore ne može doći u kontakt s okolnom vodom. Napajanje povremeno daje struju kroz tanke žice, uzrokujući skupljanje i širenje "mišića". To omogućuje robotu da graciozno pliva i stvara vrtloge ispod svog tijela, kao što možete vidjeti u ovom videu.

"Kada meduza pliva prema gore, može zarobiti objekte duž svoje staze dok stvara struje oko svog tijela. Na taj način može skupljati i hranjive tvari. Naš robot također cirkulira vodu oko sebe. Ova je funkcija korisna za skupljanje predmeta kao što su čestice otpada koji potom može transportirati na površinu, gdje se kasnije može reciklirati. Također je u mogućnosti prikupiti krhke biološke uzorke kao što su riblja jaja i nema negativnog utjecaja na okolni okoliš", objašnjava Tianlu Wang, postdoktorand u Odjelu fizičke inteligencije na MPI-IS-u i prvi autor znanstvenog rada.

Jellyfish-botovi sposobni su pomicati i hvatati objekte bez fizičkog kontakta, djelujući sami ili s u kombinaciji s drugima. Svaki robot radi brže od drugih usporedivih izuma, dostižući brzinu do 6,1 cm/s. Štoviše, Jellyfish-Bot zahtijeva samo malu ulaznu snagu od oko 100 mW.

Robot se sastoji od nekoliko slojeva: neki učvršćuju robota, drugi služe da ga drže na površini ili ga izoliraju. Daljnji sloj polimera funkcionira kao plutajuća koža. Umjetni mišići na električni pogon poznati kao HASEL ugrađeni su u sredinu različitih slojeva. HASEL su plastične vrećice ispunjene tekućim dielektrikom koje su djelomično prekrivene elektrodama. Primjena visokog napona preko elektrode naelektrizira je pozitivno, dok se okolna voda nabije negativno. Ovo stvara silu između pozitivno nabijene elektrode i negativno nabijene vode koja gura ulje unutar vrećica naprijed-natrag, uzrokujući da se vrećice skupljaju i opuštaju nalik pravom mišiću. HASEL-i mogu izdržati visoka električna naprezanja koja stvaraju nabijene elektrode i zaštićeni su od vode izolacijskim slojem.

"Međutim, u ovom trenutku naš Jellyfish-Bot treba žicu. To je nedostatak ako ga stvarno želimo koristiti jednog dana u oceanu", kaže suautor studije Hyeong-Joon Joo. "Cilj nam je razviti bežične robote. Srećom, postigli smo prvi korak prema tom cilju. Ugradili smo sve funkcionalne module poput baterije i dijelova bežične komunikacije kako bismo omogućili buduću bežičnu manipulaciju". Tim je pričvrstio jedinicu za plutanje na vrh robota, a bateriju i mikrokontroler na dno. Zatim su svoj izum potopili u jezerce Max Planck Stuttgart kampusa i mogli su ga uspješno voditi.