• Breaking News

    Ubur-ubur robot dapat membantu memperbaiki ladang angin lepas pantai

    Beberapa area terakhir dari hutan belantara yang masih asli dan belum tersentuh di Bumi ada di bawah laut. Namun ekosistem laut ini terancam oleh proyek pertambangan laut dalam, rig minyak, dan ladang angin lepas pantai. Ketika fasilitas ini dibangun dan dipelihara, mereka cenderung merusak jaringan ekologi yang kaya di sekitarnya.

    Ahli robot dan insinyur sedang bekerja untuk mengatasi masalah ini, mencari cara baru untuk membuat mesin yang dapat membantu memperbaiki, memelihara, atau memeriksa komponen bawah laut dari industri lepas pantai yang sedang tumbuh. Rekan-rekan saya dan saya telah menemukan solusi untuk masalah ini, merancang robot bawah air yang terinspirasi oleh perenang paling cerdas di alam: ubur-ubur bulan yang sangat efisien.

    Robot akuatik tradisional dirancang untuk dua tujuan utama: untuk navigasi jarak jauh yang efisien melintasi bentangan perairan terbuka, dan untuk tugas-tugas yang memerlukan kemampuan manuver tinggi di dekat bangunan yang terendam. Kedua jenis robot ini efektif, tetapi hanya sedikit robot yang menggabungkan perjalanan yang efisien dengan kemampuan manuver yang tinggi. Itu berarti sebagian besar robot akuatik terlalu kikuk dan kikuk untuk mendukung industri lepas pantai tanpa juga merusak lingkungan bawah laut.

    Memang, dengan perluasan pengembangan lepas pantai ke lingkungan yang semakin rapuh, bahkan robot laut canggih pun berjuang untuk mengatasi kompleksitas misi mereka. Banyak penelitian saat ini sedang mengembangkan robot laut dalam otonom, dengan inisiatif seperti Xprize menawarkan pendanaan untuk beberapa ide yang paling menarik.

    Mesin kelautan

    Untuk menjawab tantangan ini, para insinyur telah melihat biologi untuk menginspirasi bentuk baru penggerak robot di bawah air. Setelah jutaan tahun evolusi, logikanya, makhluk air harus menawarkan model untuk membantu mengatasi kelemahan robot bawah air saat ini.

    Cara berenang ikan, berdasarkan kepakan siripnya yang berbeda, telah menjadi sumber inspirasi utama bagi mereka yang bereksperimen dengan kendaraan bawah air baru . Tetapi mode berenang jet-pulsa yang disukai ubur-ubur secara luas dianggap sebagai mekanisme penggerak bawah air paling efisien di dunia, menawarkan solusi teknologi yang lebih menarik yang jauh lebih mudah ditiru oleh para ahli robotik.

    Pulse-jetting bergantung pada ekspansi dan kontraksi siklik dari rongga tubuh spesimen. Sistem ini mendorong konsumsi dan pengeluaran air, yang pada akhirnya memberikan bentuk penggerak bagi ubur-ubur.

    Terlepas dari kesederhanaannya, strategi berenang ini dapat menghasilkan kelincahan yang luar biasa serta sangat hemat energi. Cumi-cumi tercepat dapat melakukan perjalanan hingga 8 meter per detik menggunakan sistem pulse-jet, sedangkan ubur-ubur Aurelia aurita (juga dikenal sebagai ubur-ubur bulan) dikenal sebagai perenang paling efisien di planet ini .

    Dengan meniru organisme ini saat kami membuat robot bawah air, kami dapat merancang kendaraan bawah air baru yang mampu menggabungkan kemampuan manuver tinggi dengan efisiensi tak tertandingi. Dalam penelitian terbaru kami , kami mengembangkan robot baru yang terinspirasi oleh bio yang dapat menandingi efisiensi pendorong Aurelia aurita . Untuk melakukan ini, kami meniru prinsip utama yang memungkinkan ubur-ubur mencapai efisiensi pendorongnya yang tinggi: resonansi.

    Robotika resonan

    Resonansi merupakan fenomena fisik yang biasa ditemui dalam berbagai aktivitas sehari-hari seperti berjalan, bermain ayunan, bahkan bernyanyi . Jika kita menonton pendulum yang berayun, misalnya, kita tahu dari pengalaman bahwa ia akan terus berosilasi hingga berhenti, tergantung dalam posisi vertikal sebagaimana ditentukan oleh gravitasi. Frekuensi osilasi bandul disebut sebagai "frekuensi alami".

    Dari pengalaman, kita juga tahu bahwa jika kita ingin menjaga agar bandul tetap berosilasi, cara termudah untuk melakukannya adalah dengan memberikan dorongan yang berguna setiap kali mencapai titik tertinggi osilasinya, seperti yang kita lakukan saat kita mendorong seorang anak lebih tinggi. di ayunan. Saat kita melakukan ini, kita membiarkan pendulum atau ayunan “beresonansi”.

    Jadi, resonansi terjadi ketika gaya eksternal mempengaruhi sistem pada frekuensi alaminya, menyebabkan sistem mencapai osilasi amplitudo yang lebih besar pada sebagian kecil dari gaya yang dibutuhkan. Itulah yang membuat pengoperasian pada resonansi sangat efisien. Kami menerapkan prinsip yang sama pada penggerak robot kami yang terinspirasi dari ubur-ubur.

    Kami berhipotesis bahwa dengan merancang robot ubur-ubur dengan sistem pendorong elastis, kami dapat memanfaatkan frekuensi alami yang melekat pada elastis tersebut untuk menggerakkan mekanisme ke resonansi. Dalam resonansi, robot kami akan mengeluarkan jet berdenyut kuat dengan sebagian kecil dari biaya energi.

    Robot yang kami kembangkan memiliki ruang bagian dalam yang elastis, yang mengembang dan runtuh di bawah pengaruh mekanisme seperti payung. Saat diuji di tangki air, robot ditemukan meningkatkan kecepatan renangnya karena kecepatan denyutnya mendekati frekuensi alami ruang elastis ubur-ubur robot. Itu membuktikan bahwa robot ubur-ubur kami telah mencapai resonansi.

    Efisiensi sistem yang mendorong dirinya sendiri, baik mekanis maupun biologis, didasarkan pada persamaan yang menggabungkan daya yang diserap, kecepatan sistem, dan massanya. Saat diterapkan pada robot kita, persamaan tersebut membuat robot ubur-ubur kita setara dengan ubur-ubur Aurelia aurita .

    Ini adalah hasil yang mencolok dengan dampak ganda. Di satu sisi, ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa sistem mekanis dapat mencapai efisiensi pendorong yang terbaik dari perenang alam. Di sisi lain, robot kami telah menjelaskan renang luar biasa dari rekan biologisnya - yang sekarang dapat membantu ahli biologi kembali mempelajari ubur-ubur dan cumi-cumi dengan perspektif yang sama sekali baru.

    Didukung oleh sistem yang terinspirasi oleh perenang alam yang paling efisien, ubur-ubur robot kami menyediakan prototipe robot bawah air yang dinamis dan efisien, yang suatu hari nanti dapat digunakan oleh industri ladang angin lepas pantai untuk memelihara bagian infrastruktur mereka yang terletak di bawah ombak.

    Sumber: https://theconversation.com/robot-jellyfish-could-help-service-offshore-windfarms-154766

    No comments

    Post Top Ad

    Post Bottom Ad