• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Nowe roboty podwodne pływają i czują jak ryby

    18.07.2013. 15:27
    opublikowane przez: Redakcja

    W ostatnich latach podwodne pojazdy robotyczne stają się coraz powszechniejsze w różnych sektorach przemysłowych i cywilnych. Są szeroko wykorzystywane przez społeczność naukową do badania oceanu. Znajdują na przykład zastosowanie w odkrywaniu lub poznawaniu wielu głębokowodnych gatunków fauny i flory w ich naturalnym środowisku.

    Pojawiła się ostatnio nowa klasa podwodnych robotów, które naśladują formy występujące w przyrodzie. Te biomimetyczne pojazdy są w stanie osiągnąć wyższą sprawność pod względem napędu i manewrowalności dzięki kopiowaniu udanych wzorców z natury.

    Finansowany ze środków unijnych projekt FILOSE (Poruszanie się robotycznych ryb i ich zmysły) poświęcony jest kluczowemu wąskiemu gardłu w rozwoju podwodnej robotyki, a mianowicie sposobowi wykorzystania przez ryby zmysłów w podwodnym środowisku.

    Ryby pływające w swoim naturalnym środowisku są w stanie wyczuwać przepływ wody i reagować na jego zmiany. Partnerzy projektu FILOSE, pracujący pod kierunkiem Centrum Biorobotycznego Uniwersytetu Technicznego w Tallinie, są przekonani, że kiedy już poznają ten mechanizm, będą w stanie potencjalnie wykorzystać tę wiedzę do opracowywania lepszych robotów podwodnych.

    Głównym narzędziem eksperymentalnym w ramach projektu FILOSE był prototyp robota, który wygląda i zachowuje się jak ryba. Ryba FILOSE przypomina pod względem kształtu i zachowania pstrąga tęczowego. Pstrągi to "łososiokształtni pływacy", co oznacza, że poruszają się do przodu wywołując oscylacje w tylnej części ciała, podczas gdy przód ciała pozostaje niemal sztywny.

    Ogon ryby FILOSE napędzany jest przez pojedynczy serwomotor zlokalizowany w tułowiu. Wywołuje oscylującą falę, która przebiega przez ciało i popycha robota do przodu. Naukowcy z projektu FILOSE mogą zmieniać ogon ryby, aby sprawdzić, jak właściwości materiałów wpływają na sprawność i styl pływacki robota. Tymczasem wodoszczelny łeb robota jest wyposażony w czujniki i elektronikę do sterowania rybą.

    Doświadczenia zostały przeprowadzone w laboratoryjnym kanale obiegowym. Naukowcy pracujący nad projektem ustalili, że roboty o takich cechach nie tylko poszukują miejsc o najsłabszych prądach zakłócających, ale są także w stanie wykorzystywać wiry, aby pomóc sobie w poruszaniu się do przodu.

    Wyniki projektu FILOSE przyniosły przełom. Naukowcom po raz pierwszy udało się opracować wyczuwającego prądy wodne robota podwodnego z nawigacją wspomaganą przez przepływ i powiązaną z nim. Kluczowym etapem w projektowaniu robota było opracowanie sztucznych komórek rzęsatych, które naśladują fizjologię odczuwania swoich naturalnych odpowiedników.

    W toku projektu powstały także nowe obiekty do badań hydrodynamicznych i przeszkolono personel, który kontynuuje prace rozpoczęte w ramach przedsięwzięcia FILOSE.

    W sumie wyniki dają nadzieję na nowe technologie podwodne, które mogą wesprzeć przemysł naftowy i gazowy, humanitarne rozminowywanie podwodne, monitorowanie środowiska, akcje poszukiwawczo-ratunkowe, działalność antyterrorystyczną, nadzór portów, bezpieczeństwo przybrzeżne, zarządzanie połowami i inne działania. Wszystkie te obszary odczują wpływ skuteczniejszych i sprawniejszych robotów podwodnych.
    Za: CORDIS


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Koło kastora (Koło samonastawne) - jest to koło umożliwiające ruch robota. Nie ma ono żadnych dodatkowych właściwości, tzn. nie jest ani napędzane, ani kierowane. Mocowane jest tak, aby obracało się zgodnie z kierunkiem ruchu robota. Robot – mechaniczne urządzenie wykonujące automatycznie pewne zadania. Działanie robota może być sterowane przez człowieka, przez wprowadzony wcześniej program, bądź przez zbiór ogólnych reguł, które zostają przełożone na działanie robota przy pomocy technik sztucznej inteligencji. Roboty często zastępują człowieka przy monotonnych, złożonych z powtarzających się kroków czynnościach, które mogą wykonywać znacznie szybciej od ludzi. Domeną ich zastosowań są też te zadania, które są niebezpieczne dla człowieka, na przykład związane z manipulacją szkodliwymi dla zdrowia substancjami lub przebywaniem w nieprzyjaznym środowisku. Planowanie akcji to zagadnienie związane ze sztuczną inteligencją, a tym samym z robotami. Celem planowania jest osiągnięcie przez robota jednego z docelowych stanów poprzez wykonanie elementarnych akcji (takich jak ruch do przodu, obrót, cofnięcie, itp). Najczęściej polega to na przeszukaniu określonego zestawu stanów (punktów) pośrednich i wybraniu takiej ścieżki, która poprowadzi robota od punktu początkowego do punktu końcowego.

    BigDog – mobilny czworonożny robot stworzony przez firmę Boston Dynamics w 2005 roku. Budowa robota jest finansowana przez DARPA, a jego głównym zadaniem ma być przenoszenie ciężkich ładunków dla małych grup żołnierzy operujących na obcym trudnym terenie uniemożliwiającym korzystanie z pojazdów kołowych. Robot dysponuje laserowym żyroskopem oraz systemem widzenia stereoskopowego. Stworzono trzy wersje robota, ostatnią jest AlphaDog. Interpolacja (automatyka): Rzeczywisty tor przemieszczania się końcówki robota często nie pokrywa się z torem określonym w programie. Tor, wzdłuż którego przemieszcza się końcówka robota, jest konsekwencją przemieszczania się każdego z napędów łańcucha kinematycznego, które jest zgodne z wektorem przemieszczenia, który z kolei jest wynikiem realizacji algorytmu sterującego według określonych wartości sterowniczych związanych z ruchem robota.

    R. Daneel Olivaw – android występujący w powieściach Isaaca Asimova z serii Roboty oraz Fundacja. "R." w jego imieniu oznacza robota. Teleoperacja, telechirurgia, zdalna chirugia - rodzaj operacji, przeprowadzanej przy pomocy robota chirurgicznego, sterowanego przez chirurga zdalnie. Dziedzina ta jest specjalistyczną formą telemedycyny. Łączy w sobie elementy chirurgii, telekomunikacji, informatyki oraz robotyki. W odróżnieniu od chirurgii zrobotyzowanej, telechirurgia pozwala na przeprowadzenie operacji, w której fizyczna odległość między pacjentem a lekarzem przestaje być istotna. Zadania chirurgiczne są wykonywane bezpośrednio przez robota medycznego, wyposażonego w odpowiednie narzędzia chirurgiczne. Robotem za pomocą konsoli sterowania zawierającej manipulatory kieruje lekarz, znajdujący się w innej lokalizacji. Ruchy manipulatorów przesyłane są za pomocą bezpiecznego połączenia telekomunikacyjnego do urządzenia na sali operacyjnej, które zamienia je na precyzyjne akcje narzędzi chirurgicznych. Chirurg przez cały czas trwania operacji otrzymuje sygnał audiowizualny wraz z pomiarami czujników w które wyposażony jest robot.

    Robonaut – humanoidalny robot zaprojektowany i zbudowany przez Centrum Lotów Kosmicznych imienia Lyndona B. Johnsona. Prace nad nim rozpoczęły się w 1997 roku, gdy przed inżynierami z Centrum postawiono zadanie stworzenia robota, który pomoże ludziom w przestrzeni kosmicznej, będzie z nimi współpracował i wyręczy ich w najbardziej ryzykownych zadaniach. W roku 2006 powstał Robonaut 1, testowany następnie przez kilka lat na Ziemi. Ulepszona wersja robota – Robonaut 2 – od lutego 2011 roku znajduje się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Upuaut – nazwa robota skonstruowanego przez niemieckiego inżyniera Rudolfa Gantenbrinka, który został użyty do badania korytarza w piramidzie Cheopsa.

    Robocode – to opensourcowa gra programistyczna stworzona przez Mathewa Nelsona. Obecnie rozwijana jest głównie przez Flemminga N. Larsena oraz Pavla Šavarę. Została zaprojektowana jako aplikacja pomagająca w nauce programowania w Javie. Zadaniem gracza jest napisanie przy użyciu tego właśnie języka wirtualnego robota, który następnie bierze udział w walce ze stworzonymi przez innych pojazdami. Początkujący użytkownicy mogą skorzystać z dostępnych, między innymi na stronie projektu, gotowych robotów, a bardziej zaawansowani programiści mają wręcz nieograniczone możliwości jeśli chodzi o wzbogacanie ich o nowe funkcje.

    Dynamika - to pojęcie, które w robotyce związane jest z modelem matematycznym danego robota i oznacza ono zależność pomiędzy przyspieszeniem, prędkością, położeniem, a strukturą robota.

    Sterowanie z uczeniem iteracyjnym (iterative learning control, ILC) – metoda sterowania układami, które pracują w trybie powtarzalnym (przykłady takich układów to: manipulator ramienia robota, wsadowe procesy chemiczne i instalacje do testów niezawodnościowych). W każdym takim zadaniu wymaga się, aby układ wykonywał te same działanie wielokrotnie i z dużą precyzją. Działanie to wyraża się przez cel jakim jest dokładne podążanie, w skończonym czasie, za danym sygnałem odniesienia. Roboty medyczne – stanowią grupę robotów wspomagających procedury medyczne. Grupę tę stanowią w większości telemanipulatory, które wykorzystują działanie lekarza po jednej stronie i efektora po drugiej stronie. Zadaniem lekarza jest sterowanie ruchami robota oraz decydowanie o zadaniach do wykonania. Efektor z kolei, jak wynika z nazwy, ma za zadanie wykonywanie zadanych mu poleceń z nieosiągalną dla człowieka precyzją. Natomiast manipulatory rehabilitacyjne mogą być sterowane m.in. ruchami głowy, brody, gałki ocznej. Roboty medyczne stosowane są także do obsługi pacjentów oraz osób niepełnosprawnych pomagając w takich zadaniach jak np. przemieszczanie się, czy spożywanie posiłków.

    Robot mobilny to taki robot, który może dowolnie zmieniać swoje położenie w przestrzeni. Roboty tego rodzaju mogą pływać, latać lub jeździć. Roboty mobilne mogą być robotami autonomicznymi tzn. takimi których prawie nic nie ogranicza np. przewody sterujące bądź zasilające (a jedyne ograniczenia to np. ściany lub przestrzeń w jakiej się znajdują itp.). Poniższe informacje dotyczą robotów poruszających się po ziemi. Autonomiczny pojazd podwodny – autonomiczny robot poruszający się pod wodą, znany także pod nazwą Unmanned Undersea Vehicles (UUV) oraz Autonomous Underwater Vehicle (AUV). Wyposażony w systemy umożliwiające mu samodzielne poruszanie się w środowisku wodnym bez ingerencji człowieka jest wykorzystywany w przemyśle morskim, badaniach naukowych i przez wojsko.

    Dodano: 18.07.2013. 15:27  


    Najnowsze