Un robotic inspiré d’une crevette-mante pour explorer les environnements sous-marins restreints

Los angeles nature est l. a. principale supply d’inspiration de nombreux systèmes robotiques existants, conçus pour imiter l’apparence et le comportement de divers organismes vivants. En reproduisant artificiellement les processus biologiques, ces robots peuvent aider à résoudre plus efficacement des problèmes complexes du monde réel.

Des chercheurs de l’Université scientifique du Zhejiang et de l’Université d’Essex ont développé un robotic inspiré de l. a. crevette mante qui peut aider à explorer et à surveiller des environnements sous-marins restreints habités par de nombreuses espèces animales et riches en ressources minérales. Ce robotic inspiré de l. a. vie a été présenté dans un file de recherche publié dans Transactions IEEE/ASME sur l. a. mécatronique.

“De nombreux environnements sous-marins ont des espaces étroits difficiles d’accès pour les humains, il serait donc idéal que des robots les explorent”, a déclaré Gang Chen, l’un des auteurs de l’article, à Tech Xplore. “Los angeles crevette-mante est un petit prédateur versatile et nageant rapidement dans le milieu marin, et son excellente capacité de locomotion peut fournir de nouvelles idées de recherche pour le développement de robots sous-marins. Ce travail prend l. a. crevette-mante comme un objet électronique, conçoit un nouveau robotic pour l. a. crevette-mante, et achève son contrôle de mouvement.”

Inspirés par les capacités et les mouvements de l. a. crevette-mante, Chen et ses collègues ont décidé de les imiter artificiellement. Leur espoir était de développer un robotic sous-marin succesful de se déplacer sous l’eau, imitant les mécanismes qui soutiennent les mouvements des crevettes-mantes, et ainsi accéder facilement aux espaces sous-marins restreints.

Le robotic agile des chercheurs, composé de 10 plis artificiels et d’un corps versatile, possède de puissantes capacités de propulsion. Les flexopodes sont des appendices en forme de fourche attachés au corps des crustacés, qui permettent aux animaux de se déplacer dans l’eau.

“Le robotic électronique crevette-mante est piloté par cinq paires de fléchisseurs”, a expliqué Chen. “L’équilibre entre vitesse et stabilité peut être obtenu en ajustant l. a. fréquence de mouvement, l’amplitude et l. a. différence de segment du mouvement de ces cinq paires de flexipods. De plus, l. a. connexion de chaque paire de flexipods est indépendante, ce qui est très utile pour l. a. réparation.” en cas de dommages structurels sous-marins.

Les mouvements du robotic de l’équipe sont contrôlés par l. a. flexion de son torse versatile à l’aide d’un fil, ainsi que par le mouvement de flexion des jambes prothétiques. Collectivement, ces mécanismes permettent au robotic d’ajuster rapidement l’attitude auquel il tourne, afin de pouvoir nager dans l. a. path souhaitée.

« Plusieurs fléchisseurs de jambes sont redondants, ce qui permet au robotic d’effectuer une rotation même lorsque certains fléchisseurs de jambes échouent », a déclaré Chen. “Los angeles flexion électronique des jambes est conçue avec trois articulations, dont l’une est une articulation lively entraînée par un servomoteur et les deux autres articulations sont des articulations passives, qui utilisent l. a. résistance à l’eau pour réaliser l’ouverture et le pliage.”

Essentiellement, lorsqu’un membre du robotic recule, ses trois articulations se dilatent complètement, ce qui entraîne une propulsion maximale. En revanche, lorsque le membre revient à sa place initiale, les articulations se replient, réduisant ainsi l. a. résistance vers l’avant. Cette conception distinctive tire parti des propriétés associées à l’écoulement de l’eau pour simplifier l. a. construction du robotic, augmenter sa capacité de propulsion et faciliter le contrôle sous-marin.

“Los angeles construction globale du robotic mante robotique fait référence à celle d’une crevette mante biologique, et le corps du robotic est plat avec un telson profilé pour réduire efficacement l. a. traînée”, a déclaré Chen. “Los angeles flexion des jambes et du corps du robotic adopte une conception de couplage versatile et rigide pour réduire l’have an effect on de l’eau sur le robotic et améliorer l. a. stabilité du robotic en mouvement sous-marin.”

Les chercheurs ont testé un prototype de robotic crevette-mante et ont découvert qu’il pouvait bien se déplacer sous l’eau, atteignant une vitesse maximale de 0,28 m/s et un rayon de braquage minimal de 0,36 m. Ces résultats mettent en évidence le potentiel du robotic pour gérer des tâches d’exploration dans des environnements sous-marins restreints et complexes.

Il convient de noter que l. a. vitesse et les mouvements du robotic crevette-mante peuvent être contrôlés avec précision et facilement, réduisant ainsi le risque de collision avec des stumbling blocks sous-marins. Les chercheurs envisagent désormais de développer davantage leur système, dans l’espoir qu’il soit éventuellement utilisé pour surveiller et sauver les environnements marins.

“À l’avenir, nous nous concentrerons sur l. a. manière de réaliser le mouvement autonome du robotic électronique crevette-mante dans un environnement sous-marin étroit pour mener à bien l. a. tâche de détection dans cet environnement”, a déclaré Chen.

“Nous prévoyons d’optimiser l. a. construction, l. a. forme et l. a. conception du système matériel du robotic pour améliorer sa capacité de mouvement de six degrés de liberté dans un espace tridimensionnel et une vitesse de déplacement plus élevée sous l’eau. Ensuite, l’IMU, l. a. caméra, le capteur de profondeur et d’autres informations d’acquisition. les dispositifs seront augmentés pour obtenir un contrôle plus précis du mouvement en boucle fermée du robotic en analysant les informations environnementales et en ajustant le retour d’knowledge à sa propre posture.

Même si le robotic de l’équipe a déjà obtenu des résultats encourageants, il en est encore à ses premiers stades de développement. Chen et ses collègues vont désormais continuer à améliorer et tester leur robotic, pour s’assurer qu’il peut naviguer dans des environnements sous-marins restreints.

“Dans nos prochaines études, nous travaillerons également à améliorer l. a. durabilité et l. a. fiabilité de chaque composant du robotic, en utilisant de l. a. fibre de carbone et des matériaux combinés à haute résistance”, a ajouté Chen. “Cela pourrait jeter les bases d’packages pratiques dans des environnements sous-marins confinés.”

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