機器人水母可以幫助服務海上風電場

機器人水母可以幫助服務海上風電場
我們的機器人的靈感來自普通的月亮水母。 Willyam Bradberry / Shutterstock 

地球上一些原始而原始的原始荒野存在於海底。 然而,這些海洋生態系統正受到深海採礦項目,石油鑽井平台和海上風電場的威脅。 在建造和維護這些設施時,它們往往會破壞周圍的豐富生態網絡。

機器人專家和工程師正在努力解決這個問題,尋找新的方法來製造機器,以幫助修理,維護或檢查不斷發展的海上工業的海底組件。 在南安普敦大學的同事Thierry Bujard和Gabriel Weymouth的帶領下,我的團隊 找到了解決方案 為了解決這個問題,設計了受自然界最聰明的游泳者啟發的水下機器人:超高效的月亮水母。

傳統水上機器人的設計主要有兩個目的:高效, 遠距離導航 跨越開闊的水域,以及需要在水下結構附近具有較高機動性的任務。 兩種類型的機器人都有效,但是很少有機器人將有效的行程和高機動性結合在一起。 這意味著大多數水上機器人笨拙笨拙,無法在不損害海底環境的情況下為海上工業提供支持。

的確,隨著海上開發的擴展到越來越脆弱的環境,即使是最先進的海洋機器人也正在努力應對其任務的複雜性。 目前,許多研究正在開發自主的深海機器人,其舉措包括 Xprize 為一些最令人興奮的想法提供資金。

船用機械

為了應對這些挑戰,工程師們尋求生物學來啟發新型的水下機器人推進器。 經過數百萬年的進化,邏輯上就可以得出結論,水生生物應該提供模型來幫助解決當前水下機器人的弱點。

基於不同鰭的拍打,魚的游泳方式已成為這些魚類靈感的主要來源。 嘗試新的水下航行器。 但是,水母所偏愛的脈衝噴射游泳模式被廣泛認為是世界上最有效的水下推進機制,它提供了更引人注目的技術解決方案,使機器人手更容易模仿。

脈衝噴射依賴於標本主體中空空腔的周期性膨脹和收縮。 該系統驅動水的攝入和排出,最終為水母提供推進的形式。


 通過電子郵件獲取最新信息

每週雜誌 每日靈感

儘管具有簡單性,但這種游泳策略仍可帶來令人難以置信的敏捷性以及高能效。 最快的魷魚可以傳播到 每秒8米 使用脈衝噴射系統,而水母 極光 (也稱為月亮水母)被稱為 這個星球上最高效的游泳者.

通過在建造水下機器人時復制這些生物,我們可以設計出能夠將高機動性與無與倫比的效率相結合的新型水下航行器。 在我們的 最近的研究,我們開發了一種新型的生物啟發式機器人,該機器人可以匹配機器人的推進效率。 極光。 為此,我們模仿了使水母實現其高推進效率的關鍵原理:共振。

極光或月水母極光或月水母被認為是地球上最有效的游泳者。 理查德·麥克米蘭(Richard A McMillin)/ Shutterstock

共振機器人

共鳴是許多日常活動中常見的物理現象,例如步行,盪鞦韆和 甚至唱歌。 例如,如果我們觀察擺動的鐘擺,我們會從經驗中知道它會繼續擺動直到靜止,並懸吊在由重力決定的垂直位置。 擺的振盪頻率稱為“自然頻率”。

從經驗中我們還知道,如果我們想保持鐘擺的擺動,最簡單的方法就是在每次擺動達到最高點時對其進行有益的推動,就像我們將孩子推高時所做的那樣。在鞦韆上。 當我們這樣做時,我們允許擺錘或擺幅“共振”。

因此,當外力以其固有頻率影響系統時,就會發生共振,從而導致系統以所需力的一小部分實現更大的振幅振盪。 這就是使共振操作如此高效的原因。 我們將相同的原理應用於以水母為靈感的機器人的推進過程。

我們假設通過設計具有彈性推進系統的機器人水母,我們可以利用該彈性體的固有固有頻率來驅動該機構產生共振。 在共振中,我們的機器人將以能量成本的一小部分發出強大的脈衝射流。

我們開發的機器人具有一個彈性的內部腔室,該內部腔室在傘狀機制的作用下膨脹和收縮。 在水箱中進行測試時,發現該機器人增加了游泳速度,因為它的脈動速度接近該機器人水母彈性腔的固有頻率。 證明我們的機器人水母已經達到共振。

不論是機械的還是生物的,推動自身運行的系統的效率均基於將吸收的功率,系統的速度及其質量相結合的方程式。 當應用於我們的機器人時,該方程式將我們的機器人水母與 極光 海蜇。

這是一個令人震驚的結果,具有雙重影響。 一方面,它首次表明機械系統可以達到自然界最佳游泳者的推進效率。 另一方面,我們的機器人解釋了其生物學同行的出色游泳活動-這現在可以幫助生物學家以全新的視角重新研究水母和魷魚。

我們的機器人水母由一個由自然界最高效的游泳者啟發的系統提供動力,提供了一種動態高效的水下機器人的原型,海上風電場行業有一天可能會使用它來維護其位於海浪之下的基礎設施部分。

關於作者

弗朗切斯科·喬治·塞爾基(Francesco Giorgio-Serchi),大臣機器人與自治系統研究員, 愛丁堡大學

本文於24年2021月XNUMX日更新,以紀念南安普敦大學的研究小組。談話

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

相關書籍

縮編:有望提出的扭轉全球變暖的最全面計劃

保羅霍肯和湯姆斯蒂爾
9780143130444面對廣泛的恐懼和冷漠,一個由研究人員,專業人士和科學家組成的國際聯盟聚集在一起,為氣候變化提供一套切合實際的大膽解決方案。 這裡描述了100種技術和實踐 - 一些是眾所周知的; 一些你可能從未聽說過的。 它們包括清潔能源,教育低收入國家的女孩,以及將碳排出空氣的土地使用做法。 存在的解決方案在經濟上是可行的,並且全世界的社區目前正在以技巧和決心製定它們。 適用於亞馬遜

設計氣候解決方案:低碳能源政策指南

Hal Harvey,Robbie Orvis,Jeffrey Rissman
1610919564鑑於氣候變化已經對我們造成影響,減少全球溫室氣體排放量的迫切需要。 這是一個艱鉅的挑戰,但是當今存在應對挑戰的技術和策略。 精心設計和實施的少量能源政策可以使我們邁向低碳未來。 能源系統龐大而復雜,因此能源政策必須重點突出且具有成本效益。 千篇一律的方法根本無法完成工作。 政策制定者需要一個清晰,全面的資源,概述對我們的氣候未來影響最大的能源政策,並描述如何精心設計這些政策。 適用於亞馬遜

這改變一切:資本主義與氣候

作者:Naomi Klein
1451697392In 這改變一切 Naomi Klein認為,氣候變化不僅僅是稅收和醫療保健之間的另一個問題。 這是一個警報,要求我們修復一個已經在很多方面讓我們失望的經濟體系。 Klein一絲不苟地建立了大規模減少溫室氣體排放的案例,這是我們同時減少差距不平等的最佳機會,重新想像我們破碎的民主國家,並重建我們的內部經濟。 她揭露了氣候變化否認者的意識形態絕望,潛在地球工程師的彌賽亞妄想,以及太多主流綠色倡議的悲劇性失敗。 她準確地說明了為什麼市場沒有 - 也不能 - 解決氣候危機,反而會使事情變得更糟,更加極端和生態破壞性的提取方法,伴隨著猖獗的災難資本主義。 適用於亞馬遜

來自出版商:
在亞馬遜購買可以支付帶給您的費用 InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ClimateImpactNews.com 免費且沒有廣告客戶跟踪您的瀏覽習慣。 即使您點擊鏈接但不購買這些選定的產品,您在亞馬遜的同一次訪問中購買的任何其他東西都會向我們支付少量佣金。 您無需支付額外費用,因此請為此付出努力。 你也可以 使用此鏈接 隨時使用亞馬遜,以便您可以幫助支持我們的工作。

 

你也許也喜歡

可用語言

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

關注InnerSelf

Facebook的圖標Twitter圖標YouTube圖標instagram圖標pintrest圖標rss圖標

 通過電子郵件獲取最新信息

每週雜誌 每日靈感

瑪麗·羅素(Marie T.Russell)的每日靈感

INNERSELF聲音

自我護理的樣子:這不是待辦事項清單
自我護理的樣子:這不是待辦事項清單
by 克里斯蒂·哈格斯塔德
這不是最新趨勢。 這不是社交媒體上的主題標籤。 當然,這也不是自私的。…
星座週:3年9月2021日至XNUMX日
星座運勢本週:3年9月2021日至XNUMX日
by Pam Younghans
這本占星術周刊基於行星的影響,並提供觀點和…
米開朗基羅教我如何擺脫恐懼和焦慮
米開朗基羅教給我的是什麼:擺脫恐懼和焦慮
by 溫蒂·塔米斯·羅賓斯(Wendy Tamis Robbins)
與我的第一任丈夫分手後的兩個星期,我預定了一次意大利之行,這是我的第一次旅行。
清除殘酷,無情父母的殘the
清除殘酷,無情父母的殘the
by 莫琳·J·傑曼(Maureen J.St.Germain)
您將要學習一種非常特定的技術,以清除所有舊的潛意識。
維修咖啡廳:充滿激情的全球志願者運動
維修咖啡廳:充滿激情的全球志願者運動
by 馬丁·波斯特瑪(Martine Postma)
顯然,世界各地的人們已經為變革做好了準備,準備與我們的舊社會告別,並…
擺脫時髦態度的五個步驟
擺脫時髦態度的五個步驟
by Jude Bijou
您是否情緒低落,很難擺脫困境? 您的纏綿感覺似乎...
我們無法掩蓋真相:天蠍座的超級月球
我們無法躲藏真相:天蠍座的超級月球
by 莎拉瓦爾卡斯
這個超級月亮在3年33月27日凌晨2021:XNUMX在天蠍座滿月,它與其他地區相對。
認知夢雛菊鏈:生活的“偶然”細節
認知夢雛菊鏈:生活的“偶然”細節
by 埃里克·沃戈(Eric Wargo)
隨著夢想日記的增長,您會發現您的夢想在廣闊的網絡中相互聯繫,或者……

閱讀量最高的

在您的花園中種植花卉廣告牌,以幫助解決故障中的錯誤
在您的花園中種植花卉廣告牌,以幫助解決故障中的錯誤
by 薩曼莎·默里(Samantha Murray),佛羅里達大學
昆蟲被景觀吸引,在該景觀中,相同物種的開花植物聚集在一起……
家庭暴力:求助的呼聲增加了-但答案並沒有那麼容易
家庭暴力:求助的呼聲增加了-但答案並沒有那麼容易
by 內布拉斯加大學奧馬哈分校的塔拉·N·理查茲(Tara N.Richards)和賈斯汀·尼克斯(Justin Nix)
專家預計,去年(2020年)尋求幫助的家庭暴力受害者人數將會增加。 受害者...
氣候變化威脅著咖啡的發展-但是我們發現了一種美味的野生物種,可以幫助您節省早晨的啤酒
氣候變化威脅著咖啡的發展-但是我們發現了一種美味的野生物種,可以幫助您節省早晨的啤酒
by 邱園皇家植物園Aaron P Davis
世界喜歡咖啡。 更確切地說,牠喜歡阿拉伯咖啡。 從它的新鮮氣味...
創建創傷敏感家庭鍛煉實踐的6個步驟
創建創傷敏感家庭鍛煉實踐的6個步驟
by 勞拉·庫達里(Laura Khoudari)
弄清楚如何以一種感覺和身體上的感覺來開始(或返回)鍛煉……
惡劣的天氣真的會造成頭痛嗎?
惡劣的天氣真的會造成頭痛嗎?
by 杜倫大學阿曼達·埃里森(Amanda Ellison)
當膝蓋疼痛時,是您的關節炎親戚知道下雨了還是您的…
如何實現到30年保護地球2030%的宏偉目標
如何實現到30年保護地球2030%的宏偉目標
by 馬修·米切爾(Matthew Mitchell),不列顛哥倫比亞大學
包括加拿大,歐盟,日本和墨西哥在內的XNUMX個國家已承諾會見……
與您所愛的人吵架? 如何進行健康的家庭糾紛
與您所愛的人吵架? 如何進行健康的家庭糾紛
by 拉夫堡大學傑西卡·羅伯斯(Jessica Robles)
與英國王室不同,當我們…
1970年代反性別運動中男人的角色可以教給我們關於同意的信息
1970年代反性別運動中男人的角色可以教給我們關於同意的信息
by 露西·德拉普(Lucy Delap),劍橋大學
1970年代的反性別男性運動的基礎設施包括雜誌,會議,男性中心……

新態度 - 新的可能性

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com
版權所有©1985 - 2021心靈有所出版物。 版權所有。