Roboti yetu imeongozwa na jellyfish ya kawaida ya mwezi. Willyam Bradberry / Shutterstock 

Sehemu zingine za mwisho za jangwa safi na lisiloguswa duniani zipo chini ya bahari. Walakini mifumo hii ya mazingira ya baharini iko chini ya tishio kutoka kwa miradi ya madini ya kina kirefu cha bahari, vifaa vya mafuta na upepo wa bahari. Wakati vifaa hivi vinajengwa na kudumishwa, huwa zinaharibu mitandao tajiri ya ikolojia inayowazunguka.

Wana roboti na wahandisi wanafanya kazi kushughulikia shida hii, wakitafuta njia mpya za kuunda mashine ambazo zinaweza kusaidia kukarabati, kudumisha au kukagua vifaa vya chini ya bahari vya tasnia inayokua ya pwani. Wakiongozwa na wenzake Thierry Bujard na Gabriel Weymouth kutoka Chuo Kikuu cha Southampton, timu yangu ina kupatikana suluhisho kwa shida hii, kubuni roboti zilizo chini ya maji zilizoongozwa na waogeleaji mahiri zaidi wa maumbile: jellyfish ya mwezi yenye ufanisi zaidi.

Roboti za jadi za majini zimeundwa kwa madhumuni makuu mawili: kwa ufanisi, urambazaji wa umbali mrefu kuvuka sehemu za wazi za maji, na kwa kazi zinazohitaji ujanja mkubwa karibu na miundo iliyozama. Aina zote mbili za roboti zinafaa, lakini ni roboti chache zinazochanganya kusafiri vizuri na maneuverability ya hali ya juu. Hiyo inamaanisha kuwa roboti nyingi za majini ni ngumu sana na ngumu kusaidia tasnia ya pwani bila pia kudhuru mazingira ya chini ya bahari.

Kwa kweli, pamoja na upanuzi wa maendeleo ya pwani kwa mazingira yanayozidi kuwa dhaifu, hata roboti za kisasa za baharini zinajitahidi kukabiliana na ugumu wa misioni yao. Utafiti mwingi sasa unaendelea kukuza roboti za uhuru za bahari, na mipango kama XPprize kutoa ufadhili kwa maoni kadhaa ya kufurahisha.

Mashine za baharini

Ili kujibu changamoto hizi, wahandisi wametazama biolojia ili kuhamasisha aina mpya za ushawishi wa roboti chini ya maji. Baada ya mamilioni ya miaka ya mageuzi, mantiki huenda, viumbe vya majini vinapaswa kutoa mifano kusaidia kushughulikia udhaifu wa zao la sasa la roboti zilizo chini ya maji.

Njia ya kuogelea ya samaki, kulingana na kupigia mapezi yao tofauti, imekuwa chanzo cha msingi cha msukumo kwa wale akijaribu na gari mpya za chini ya maji. Lakini njia ya kuogelea ya kunde-inayopendekezwa na jellyfish inachukuliwa sana kama njia bora zaidi ya kusafirisha maji chini ya maji, ikitoa suluhisho la teknolojia ya kulazimisha ambayo ni rahisi zaidi kwa robotiists kuiga.

Pulse-jetting inategemea upanuzi wa mzunguko na upungufu wa patupu ya mwili wa kielelezo. Mfumo huu husababisha kumeza na kufukuza maji, ambayo mwishowe hutoa jellyfish na aina ya msukumo.

Licha ya unyenyekevu wake, mkakati huu wa kuogelea unaweza kusababisha wepesi wa kushangaza na pia kuwa na nguvu kubwa ya nishati. Ngisi mwenye kasi zaidi anaweza kusafiri hadi Mita za 8 kwa pili kutumia mfumo wa kunde-jet, wakati jellyfish Aurelia aurita (pia inajulikana kama jellyfish ya mwezi) inajulikana kuwa waogeleaji wenye ufanisi zaidi kwenye sayari.

Kwa kunakili viumbe hivi tunapojenga roboti zilizo chini ya maji, tunaweza kubuni magari mapya ya chini ya maji yanayoweza kuchanganya ujanja wa hali ya juu na ufanisi usiolinganishwa. Katika yetu utafiti wa hivi karibuni, Tuliunda roboti mpya iliyoongozwa na bio ambayo inaweza kufanana na ufanisi wa nguvu ya Aurelia aurita. Ili kufanya hivyo, tuliiga kanuni muhimu inayowezesha jellyfish kufikia ufanisi wao mkubwa wa kushawishi: resonance.

Aurelia aurita au jellyfish ya mwezi inachukuliwa kama waogeleaji bora zaidi Duniani. Richard A McMillin / Shutterstock

Roboti ya resonant

Resonance ni jambo la kawaida linalopatikana katika shughuli nyingi za kila siku kama vile kutembea, kucheza kwenye swing na hata kuimba. Ikiwa tunaangalia pendulum inayozunguka, kwa mfano, tunajua kutoka kwa uzoefu kwamba itaendelea kusonga hadi itakapopumzika, ikining'inia katika wima kama inavyoamuliwa na mvuto. Mzunguko ambao pendulum oscillates hujulikana kama "masafa ya asili" yake.

Kutoka kwa uzoefu, tunajua pia kwamba ikiwa tunataka kuweka pendulum ikitetemeka, njia rahisi ya kufanya hivyo ni kwa kuipatia msaada kila wakati inapofikia kiwango cha juu cha kuchomwa kwake, kama vile tunavyofanya wakati tunasukuma mtoto juu juu ya swing. Tunapofanya hivyo, tunaruhusu pendulum au swing "kusisimua".

Kwa hivyo, resonance hufanyika wakati nguvu ya nje inathiri mfumo kwa masafa yake ya asili, na kusababisha mfumo kufikia oscillations kubwa ya amplitude kwa sehemu ya nguvu inayohitajika. Hiyo ndiyo inafanya kazi kwa resonance kuwa yenye ufanisi. Tulitumia kanuni hiyo hiyo kwa kusonga kwa roboti yetu iliyoongozwa na jellyfish.

Tulidhani kwamba kwa kubuni jellyfish ya robot na mfumo wa kusonga, tunaweza kutumia mzunguko wa asili wa elastic hiyo ili kuendesha utaratibu katika resonance. Katika resonance, roboti yetu ingeweza kutoa ndege zenye nguvu zilizopigwa kwa sehemu ya gharama ya nishati.

Roboti tuliyotengeneza ina chumba cha ndani cha elastic, ambacho kinapanuka na kuanguka chini ya athari ya utaratibu kama mwavuli. Ilipopimwa kwenye tanki la maji, roboti hiyo iligundulika kuongeza kasi ya kuogelea kwani kasi ambayo ilisukuma ilikaribia mzunguko wa asili wa chumba cha elastic cha jellyfish ya roboti. Ilithibitisha kuwa jellyfish yetu ya roboti ilikuwa imepata sauti.

Ufanisi wa mfumo unaojiendesha yenyewe, iwe ni ya kiufundi au ya kibaolojia, inategemea equation ambayo inachanganya nguvu iliyoingizwa, kasi ya mfumo na umati wake. Wakati inatumika kwa roboti yetu, equation hiyo iliweka jellyfish yetu ya robot sawa na Aurelia aurita samaki wa jeli.

Hii ni matokeo ya kushangaza na athari mbili. Kwa upande mmoja, inaonyesha kwa mara ya kwanza kwamba mfumo wa mitambo unaweza kufikia ufanisi wa kuogelea bora wa waogeleaji wa maumbile. Kwa upande mwingine, roboti yetu imeelezea kuogelea bora kwa wenzao wa kibaolojia - ambayo sasa inaweza kusaidia wanabiolojia kurudi kwenye utafiti wa jellyfish na squid na mtazamo mpya kabisa.

Iliyotumiwa na mfumo ulioongozwa na waogeleaji bora zaidi wa maumbile, jellyfish yetu ya roboti hutoa mfano wa roboti yenye nguvu na inayofaa chini ya maji, ambayo tasnia ya upepo wa bahari inaweza kutumia siku moja kudumisha sehemu za miundombinu yao ambayo iko chini ya mawimbi.

kuhusu Waandishi

Francesco Giorgio-Serchi, Mshirika wa Kansela katika Roboti na Mifumo ya Uhuru, Chuo Kikuu cha Edinburgh

Nakala hii ilisasishwa mnamo Februari 24 2021 ili kuipatia timu hiyo sifa kutoka Chuo Kikuu cha Southampton ambaye pia alifanya kazi kwenye utafiti huu.

Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.

Vitabu kuhusiana

Upungufu: Mpango wa Kisiasa Zaidi Uliopendekezwa Kugeuza Upepo wa Ulimwenguni

na Paul Hawken na Tom Steyer
Katika uso wa hofu na upendeleo usioenea, muungano wa kimataifa wa watafiti, wataalamu, na wanasayansi wamekusanyika ili kutoa suluhisho la ufumbuzi wa hali ya hewa na kweli. Mbinu na mazoea mia moja huelezea hapa-baadhi yanajulikana; baadhi huenda haujawahi kusikia. Zinatoka kutoka nishati safi ili kuwaelimisha wasichana katika nchi za kipato cha chini kwa njia za matumizi ya ardhi ambayo huvuta kaboni nje ya hewa. Ufumbuzi unawepo, ni wa kiuchumi unaofaa, na jamii duniani kote sasa huwafanya kwa ustadi na uamuzi. Inapatikana kwenye Amazon

Kuunda Solutions ya Hali ya Hewa: Mwongozo wa Sera kwa Nishati ya Chini ya Carbon

na Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Pamoja na athari za mabadiliko ya hali ya hewa tayari juu yetu, hitaji la kupunguza uzalishaji wa gesi chafu sio tu chini ya haraka. Ni changamoto kubwa, lakini teknolojia na mikakati ya kuikabili ipo leo. Seti ndogo ya sera za nishati, iliyoundwa na kutekelezwa vizuri, inaweza kutuweka kwenye njia ya maisha ya chini ya kaboni. Mifumo ya nishati ni kubwa na ngumu, kwa hivyo sera ya nishati lazima izingatiwe na gharama nafuu. Mbinu za ukubwa mmoja hazitakamilisha kazi. Watunga sera wanahitaji rasilimali iliyo wazi, kamili inayoelezea sera za nishati ambazo zitakuwa na athari kubwa kwa hali yetu ya hewa ya hali ya hewa, na inaelezea jinsi ya kuunda sera hizi vizuri. Inapatikana kwenye Amazon

Hii Mabadiliko Kila kitu: Capitalism vs Hali ya Hewa

na Naomi Klein
In Hii Mabadiliko Kila kitu Naomi Klein anasema kwamba mabadiliko ya hali ya hewa sio suala jingine tu linalofaa kati ya kodi na huduma za afya. Ni alarm ambayo inatuita sisi kurekebisha mfumo wa kiuchumi ambao tayari hutuvunja kwa njia nyingi. Klein hujenga jinsi ya kupunguza kasi ya uzalishaji wetu wa chafu ni fursa nzuri zaidi kwa wakati huo huo kupunguza kupunguza kutofautiana, kufikiri tena demokrasia zetu zilizovunjika, na kujenga upya uchumi wetu wa ndani. Anafunua kukata tamaa ya kiitikadi ya wasioko wa mabadiliko ya hali ya hewa, udanganyifu wa Kiislamu wa wasiokuwa geoengineers, na kushindwa kwa kutisha kwa mipango mingi ya kijani. Na anaonyesha kwa nini soko haliwezi-na haiwezi kurekebisha mgogoro wa hali ya hewa lakini badala yake hufanya mambo kuwa mabaya zaidi, na njia za uchimbaji wa uharibifu wa mazingira, na uhamasishaji mkubwa wa maafa. Inapatikana kwenye Amazon

Kutoka kwa Mchapishaji:
Ununuzi kwenye Amazon huenda ukapoteza gharama ya kukuleta InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, na Hali ya hewaImpactNews.com bila gharama na bila watangazaji ambao wanafuatilia tabia zako za kuvinjari. Hata kama wewe bonyeza kiungo lakini usiupe bidhaa hizi zilizochaguliwa, kitu kingine chochote unachotumia katika ziara hiyo hiyo kwenye Amazon hutupa tume ndogo. Hakuna gharama ya ziada kwako, kwa hiyo tafadhali shiriki katika jitihada. Unaweza pia tumia kiungo hiki kutumia Amazon wakati wowote ili uweze kusaidia kusaidia jitihada zetu.