Роботы-креветки помогут исследовать океан

Исследование морских глубин и их обитателей на современном уровне требует особых инструментов. Одним из них может стать RoboKrill — плавающий робот, своими формой и движением имитирующий антарктический криль. Ученые планируют использовать робота-креветку в виде больших стай.

Современная океанология требует новых инструментов, способных погружаться в воду и свободно в ней перемещаться, в то же время собирая информацию о местных жителях и среде их обитания. За последние годы специалисты-робототехники создали целый ряд таких устройств. Теперь важный шаг в этом направлении сделали исследователи из Университета Брауна (США) и Автономного университета Мексики. В новой статье они предложили использовать с этой целью бионические технологии, то есть имитирующие живое.

Ученые создали RoboKrill — робота, напоминающего один из видов ракообразных, а именно — антарктический криль Euphasia superba. Эти существа в огромном количестве обитают в холодных водах вокруг Антарктиды, где на них приходится значительная часть планктона. Примечательно, что E. superba — ценный промысловый вид.

По своей сути новое изобретение — платформа, позволяющая воспроизвести волнообразные движения животного-прототипа. Конструкция предусматривает активный контроль движения конечностей и пассивный контроль смещения их отдельных участков друг относительно друга. Каждая конечность робота, как и настоящего криля, имеет две играющие роль весла части — так называемые экзоподит и эндоподит, причем их функции в гребке сильно различаются. Отдельные компоненты робокриля изготавливают с помощью технологии 3D-печати.

Плавающий «робот-креветка» воспроизводит и строение конечностей E. superba, и особенности их движения. Благодаря этому он способен так же плавно и эффективно перемещаться в воде.

Конечности робота-креветки RoboKrill / © S. Santos et al.

«До начала этого проекта я проводила различные исследования той роли, которую играет образование скоплений планктона, — говорит Моника М. Вильгельмус (Monica M. Wilhelmus), один из авторов нового исследования. — Для этого я выполняла эксперименты, в которых поведение организмов контролировалось с помощью световых сигналов. Потом подумала: что если вместо того, чтобы контролировать поведение этих существ извне, использовать роботизированную систему с теми же <…> динамическими свойствами, что у плавающих животных».

Вначале Вильгельмус планировала просто оценить принципиальную возможность такой разработки. Однако вскоре исследователь поняла, что ее идея имеет огромный потенциал. Тем более что она восполняет имеющийся в этой области пробел.

Дело в том, что сейчас ученые располагают устройствами, которые плавают либо очень медленно, либо совсем быстро — без какого-либо промежуточного варианта. Робокриль способен занять эту «экологическую нишу», в то же время взяв на себя задачи, для которых другие плавающие роботы слишком велики. Конструируя RoboKrill, исследователи рассматривали его различные параметры по отдельности. Это сделало возможным их оптимизацию и дальнейшее совершенствование робота-креветки.

Ученые надеются, что вскоре биологи и экологи смогут использовать робокриль для дистанционного изучения морских местообитаний и сбора данных под водой. Пока же Вильгельмус и ее команда планируют улучшать свое детище, а также испытывать его в природных водах.

Предполагается, что робот-креветка, подобно живому антарктическому крилю, будет плавать в крупных скоплениях, а исследователи вскоре смогут выпускать в океан целые стаи научных роботов-креветок.