همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: مهندسان آمریکایی و سوئیسی با الهام از پرندگان دریایی موفق به ساخت روباتی شدهاند که میتواند بدون استفاده از ملخ، پا یا سازوکارهای تغییر شکل، هم در آب حرکت کند و هم پس از خروج از آب دوباره به پرواز درآید.
به گزارش نیواطلس، این دستاورد که حاصل همکاری پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و مدرسه پلیتکنیک فدرال لوزان (EPFL) است، نخستین نمونه از یک روبات هماندازه پرندگان به شمار میرود که چرخه کامل شنا، غواصی و پرواز را تنها با حرکت بالهایش انجام میدهد.
طبیعت قرنهاست که این قابلیت را در اختیار برخی پرندگان قرار داده است. حدود ۱۰۰ گونه از جمله پافینها، مرغهای دریایی و پترلها میتوانند برای شکار به زیر آب بروند و سپس مستقیما از سطح آب به پرواز بازگردند. پژوهشگران تلاش کردند این توانایی را در قالب یک روبات ۲۵۰ گرمی بازآفرینی کنند؛ کاری که به دلیل تفاوت بسیار زیاد چگالی آب و هوا، از پیچیدهترین چالشهای مهندسی روباتیک به شمار میرود.
راز موفقیت این روبات در طراحی بالهای انعطافپذیر و کنترل دقیق سرعت بالزدن نهفته است. بالها هنگام حرکت در آب تا ۹۰ درصد خم میشوند تا فشار وارد بر موتور کاهش یابد، اما در هوا دوباره شکل مناسب برای پرواز را به دست میآورند. سرعت بالزدن نیز متناسب با محیط تغییر میکند؛ در هوا به حدود ۱۱ بار در ثانیه میرسد، در حالی که زیر آب بین ۰.۱ تا ۶ بار در ثانیه متغیر است.
یکی از دشوارترین بخشهای پروژه، لحظه خروج از آب بود؛ مرحلهای که تاکنون هیچ روباتی در این ابعاد نتوانسته بود با موفقیت از آن عبور کند. این پرنده روباتیک در کمتر از یک ثانیه و تنها با ۸ تا ۱۰ بار بال زدن از سطح آب جدا میشود. البته پژوهشگران میگویند این فرایند تنها زمانی موفق است که سختی بالها، طول دم و زاویه خروج از آب با دقت تنظیم شده باشند.
این روبات علاوه بر نمایش یک توانایی مهندسی، به دانشمندان کمک میکند رفتار واقعی پرندگان غواص را نیز بهتر بررسی کنند. برای مثال، آزمایشها نشان میدهد جمع کردن بالها هنگام حرکت در آب احتمالا بیشتر برای افزایش سرعت انجام میشود تا صرفهجویی در مصرف انرژی؛ فرضیهای که بررسی آن روی پرندگان زنده بسیار دشوار است.
نتایج پژوهش همچنین نشان میدهد اگر مسافت جابهجایی از حدود ۱۵.۵ متر بیشتر باشد، پرواز از نظر مصرف انرژی بهصرفهتر از شنا خواهد بود. به همین دلیل این ربات نیز مانند برخی پرندگان، برای طی مسیرهای طولانی ترجیح میدهد از آب خارج شود، پرواز کند و در نقطه دیگری دوباره فرود آمده و غواصی را از سر بگیرد.
این سامانه هنوز کاملا خودکار نیست و آزمایشهای فعلی با فعالسازی دستی انجام شدهاند. با این حال، پژوهشگران قصد دارند در مراحل بعدی قابلیت ناوبری خودکار، عملکرد بهتر در آب شور و افزایش برد و زمان فعالیت آن را توسعه دهند. به گفته تیم تحقیقاتی، چنین روباتی در آینده میتواند برای پایش دریاچهها، رودخانهها، سواحل، یخهای شناور، تأسیسات بندری و حتی مطالعه نهنگها و دیگر زیستبومهای دریایی به کار گرفته شود.
یکی دیگر از ویژگیهای قابل توجه این پروژه، هزینه پایین ساخت آن است. قطعات این روبات حدود ۳۰۰ دلار قیمت دارند و فایلهای طراحی سهبعدی آن نیز بهصورت متنباز منتشر شده است؛ موضوعی که امکان ساخت نمونههای مشابه را برای پژوهشگران و علاقهمندان در سراسر جهان فراهم میکند.
