Роборыбка – искусственный исследователь морей

Роботизированная рыбка, или роборыбка, может использоваться в самых разнообразных исследованиях – там, где обычные искусственные автономные аппараты бессильны. Прототипы устройств были продемонстрированы исследователями из Массачусетского технологического института (MIT). Размером всего несколько дюймов – с человеческую ладонь, – роборыбка сконструирована с применением гибких полимеров и микроконтроллеров для управления движением, наблюдения и передачи информации. "Если вы применяете традиционные механизмы наподобие блоков, кабелей и передач, вы получите очень сложный и дорогой комплекс, имеющий большую вероятность сбоя, - говорит исследователь из MIT Пабло Валдивиа И Альварадо (Pablo Valdivia Y Alvarado). – Мы взялись создать роботизированную рыбу, которая была бы дешева, надежна и применима в реальной среде, поэтому мы заключили всю конструкцию в монолитный корпус".

Полимерный состав позволяет придать устройству подвижность и защитить электронные схемы. Оригинальная разработка уходит корнями в 1994 год, когда в прототипе использовалось более 2 тыс. компонентов, включая шесть моторов. Все эти годы различные коллективы продолжали работу над роботизированными рыбками, используя традиционные материалы, но ученые из MIT сократили количество движущихся частей до 10, а моторов – до одного. Некоторые из созданных образцов работают уже в течение четырех лет в лабораторных условиях без поломок.

Настоящие представители подводного царства плавают путем сокращения мышц, чем создается волна, распространяющаяся от головы до хвоста. Роборыбка использует этот же принцип с помощью расположенного в центре конструкции мотора, заставляющего устройство совершать подобные реальным рыбам движения. Поскольку радиосообщение через толщу воды затруднено, инженеры решили контролировать разработку через проводники, а в перспективе сделать полностью автономными, выпуская косяками с сотнями особей, имеющих чувствительные сенсоры давления, которые позволят им держаться вместе. "Живые рыбы ориентируются, помимо зрения, путем фиксации давления в окружающей водной среде, что говорит им о направлении движения косяка с большой точностью", - поясняет Альварадо. По его словам, управление через радиоканал даже не рассматривается, так как распространение радиоволн в воде очень слабое. Записанные в течение выполнения задания данные будут считаны по возвращении роборыбок. И даже если некоторые искусственные обитатели морей не вернуться, потеря не критична – стоимость устройств сравнительно невелика.

Ученые разработали две базовые модели: одну длиной 12,5 см, повторяющую движения окуни и форели; вторую – длиной 20 см, имитирующую тунца для быстрого передвижения. Однако реальных рыб искусственным пока не догнать – их скорость равна смещению на расстояние, равное одному корпусу за 1 секунду, что в 10 раз медленнее тунца. Потребление энергии составляет от 2,5 до 5 Ватт и обеспечивается через кабель. В перспективе планируется снижение энергопотребления и перевод роборыбок на автономное питание.