На прошлой неделе на Международной конференции по интеллектуальным роботам и системам исследователи Массачусетского технологического института представили подводного робота овальной формы, размером чуть меньше футбольного мяча, с уплощенной панелью на одной стороне, с помощью которой он может скользить по подводной поверхности. для выполнения УЗИ.
Первоначально разработанный для поиска трещин в резервуарах для воды ядерных реакторов, робот также может проверять корабли на наличие ложных корпусов и гребных валов, которые контрабандисты часто используют для сокрытия контрабанды. Из-за своего небольшого размера и уникального двигательного механизма, не оставляющего видимого следа, роботы теоретически могут быть скрыты в скоплениях водорослей или другом камуфляже. Флоты из них могли кишеть над кораблями в порту, не предупреждая контрабандистов и не давая им возможности выбросить за борт свой груз.
«Охране порта очень дорого использовать традиционных роботов для каждой небольшой лодки, заходящей в порт», - говорит Самприти Бхаттачарья, аспирант машиностроения, которая разработала робота вместе со своим советником, профессором инженерии Форда. Гарри Асада. «Если это достаточно дешево - если я могу получить это, скажем, за 600 долларов - почему бы просто не провести совместную проверку 20 из них? И если это сломается, это не имеет большого значения. Это очень легко сделать».
Действительно, Бхаттачарья построил основные структурные компоненты робота, используя 3-D принтер в лаборатории Асада. Половина робота - половина со сплющенной панелью - водонепроницаема и содержит электронику. Другая половина водопроницаема и содержит двигательную установку, состоящую из шести насосов, которые выталкивают воду через резиновые трубки.
Две из этих трубок выходят на стороне робота напротив плоской панели, поэтому они могут удерживать ее прижатой к любой поверхности, которую проверяет робот. Остальные четыре трубки выходят парами на противоположные концы длинной оси робота и контролируют его движение.
Нестабильность ухаживания
Как объясняет Бхаттачарья, эллиптическая форма робота по своей природе нестабильна - по замыслу. «Это очень похоже на истребители, которые сделаны неустойчивыми, чтобы ими можно было легко маневрировать», - говорит она. «Если я включу две форсунки [на одном конце], она не поедет прямо. Она просто повернет».
Эта склонность к поворотам является преимуществом, когда робот пытается выполнять крутые маневры, но является недостатком, когда он движется по прямой линии, сканируя корпус корабля. Таким образом, все трубы выходят из робота под разными углами, что, по расчетам Бхаттачарьи, обеспечивает наибольшую степень контроля над нестабильностью робота.
В водонепроницаемой камере робота находятся его схемы управления, аккумулятор, антенна связи и инерциальный измерительный блок, состоящий из трех акселерометров и трех гироскопов, которые могут измерять движение робота в любом направлении. Алгоритм управления постоянно регулирует скорость подачи воды через каждую из шести форсунок, чтобы робот не сбивался с курса.
В своих первоначальных экспериментах исследователи просто проверяли способность робота перемещаться по подводной поверхности и оставаться с ней в контакте во время движения по прямой, поэтому прототип еще не оснащен ультразвуковым датчиком.
Перезаряжаемые литиевые батареи, использованные в прототипе, говорит Бхаттачарья, работают около 40 минут. Поскольку робот может двигаться со скоростью от полуметра до метра в секунду, будучи прижатым к поверхности, у него должно быть достаточно времени для осмотра нескольких небольших кораблей перед перезарядкой. Исследователи предполагают, что группы роботов можно будет чередовать, некоторые из них возвращаются в порт для перезарядки, а другие возвращаются на работу.
Их следующий прототип, по словам Бхаттачарьи, будет оснащен беспроводными перезаряжаемыми батареями. А модификации двигательной установки, по ее словам, должны увеличить время работы робота на одном заряде до 100 минут.
Держитесь подальше
Бхаттачарья отмечает, что, хотя она и Асада продемонстрировали способность робота путешествовать по гладкой поверхности, на корпусах многих кораблей есть корки, которые могут препятствовать постоянному контакту. Ультразвук, однако, работает только тогда, когда излучатель находится в непосредственном контакте со сканируемым объектом или когда расстояние до него кратно длине волны звука.
Поддержание такого точного расстояния - сложная задача, но в текущей работе Бхаттачарья и Асада исследуют механические системы, которые будут создавать гидродинамические буферы нужной глубины, чтобы позволить роботу выполнять ультразвуковое сканирование без контакта с поверхностью.
Натан Бетчер, офицер специальной тактической службы США. S. Air Force внимательно следила за работой Бхаттачарьи и Асада. «Я очень заинтересован в том, чтобы увидеть, может ли этот тип технологии оказать существенное влияние на ряд миссий или ролей, которые мне могут быть поручены в будущем», - говорит он. «Мне особенно интересно посмотреть, сможет ли этот тип технологии найти применение в отечественных морских операциях, начиная от обнаружения контрабандных ядерных, биологических или химических агентов и заканчивая запретом на наркотики, обнаружением усталостных трещин в подводных конструкциях и корпусах или даже более быстрой обработки. и маршрутизация морских перевозок».
Исследование Массачусетского технологического института финансировалось Национальным научным фондом.