Plat, wendbaar, fascinerend: een nieuwe minizwemrobot komt van een Zwitsers onderzoeksteam
De minizwemrobot heeft een vinaandrijving. Hij is geïnspireerd op platwormen uit de zee.
Een team wetenschappers van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en het Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI IS) heeft een nieuwe zwemrobot ontwikkeld. Dit is gepresenteerd in de studie "Highly agile flat swimming robot" in het wetenschappelijke tijdschrift Science Robotics.
Het systeem is gebaseerd op elektrohydraulische actuatoren. Dit zijn componenten of systemen die een besturings- of aandrijvingsfunctie uitvoeren in technische apparaten. De robot wordt gekenmerkt door zijn hoge beweeglijkheid en platte ontwerp en zou de verkenning en bewaking van waterlichamen kunnen verbeteren.
Dankzij zijn compacte ontwerp en grote wendbaarheid zou de zwemmende robot op verschillende gebieden kunnen worden ingezet. Bij milieumonitoring zou een toepassing voor het meten van waterparameters of het observeren van aquatische ecosystemen denkbaar zijn. Daarnaast zouden kleine, wendbare zwemmende robots gebruikt kunnen worden voor inspectietaken in industriële installaties.
Functionaliteit en technologische principes
De drijvende robot heeft een compact ontwerp met een lengte van 45 millimeter en een breedte van 55 millimeter. Hij maakt gebruik van elektrohydraulische actuatoren om door het water te bewegen. Deze actuatoren genereren oscillerende bewegingen die golfachtige vervorming van de flexibele vinnen mogelijk maken en zo voor voortstuwing zorgen.
Bron: EPFL
De constructie bestaat uit vaste en vloeibare diëlektrische materialen (elektrisch niet-geleidende stoffen) die in combinatie met een hoogspanningsbesturing een nauwkeurige afstelling van de bewegingen mogelijk maken. De onderzoekers onderzochten de efficiëntie van de beweging, met name de relatie tussen aandrijvingsfrequentie, vinamplitude en gegenereerde stuwkracht.
Basics van de onderzoeksanalyse
De analyse van de zwembeweging is onder andere gebaseerd op de Strouhal parameter, die de efficiëntie van golfachtige bewegingspatronen beschrijft. De resultaten geven aan dat het systeem een effectieve krachtoverbrenging bereikt. De wetenschappers onderzochten ook het energieverbruik van de actuatoren en optimaliseerden de werkfrequentie om een zo laag mogelijk energieverbruik te bereiken.
Voor de energievoorziening zijn zowel bedrade als autonome varianten van de robot getest. Eerste experimenten met een geïntegreerde energiebron toonden potentieel voor langere bedrijfstijden, terwijl extra energiebesparingen konden worden bereikt door de bewegingsdynamiek aan te passen.
Diep in de resultaten van het experiment
In de experimenten bereikte de robot een maximale zwemsnelheid van 11,9 centimeter per seconde onder optimale bedrijfsomstandigheden met een spanning van 1,7 kilovolt en een frequentie van 40 hertz. Deze waarde werd echter bereikt in vastgemaakte modus (met een externe voeding). In autonome modus (ongebonden modus) was de maximale zwemsnelheid echter 5,14 centimeter per seconde.
Bron: EPFL
Het onderzoek van de voortbeweging onthulde dat de optimale frequentie voor maximale stuwkracht 38,3 Hertz is, wat overeenkomt met de gemeten maximale snelheid in de buurt van 40 Hertz. Bovendien werd een maximale rotatiesnelheid van 195 graden per seconde bepaald.
Doorontwikkeling en vooruitzichten
De onderzoekers van EPFL en MPI IS zijn van plan het concept verder te ontwikkelen. Mogelijke optimalisaties zijn onder andere de energievoorziening en aanpassing aan verschillende werkomstandigheden. In de toekomst zou de robot uitgebreid kunnen worden met extra sensoren of aangepast kunnen worden voor specifieke toepassingen.
Omslagfoto: EPFL
25 mensen vinden dit artikel leuk
Mijn interesses zijn gevarieerd, ik geniet gewoon graag van het leven. Altijd op zoek naar nieuws over darten, gamen, films en series.
