Инженеры из Singapore University of Technology and Design разработали робота ALBATROSS, который можно сбросить с воздуха на водоём для автономного сбора экологических данных. Аппарат тормозит вращением жёстких «крыльев», приводняется и затем превращается в небольшой парусный робот — без отдельного механизма для каждой стадии миссии.
Разработка описана в журнале Science Robotics. Название ALBATROSS расшифровывается как Airborne Lander with Buoyant AuToROtating Sailing Sensor — воздушный спускаемый плавучий самовращающийся парусный датчик.
Один робот для сброса с воздуха и работы на воде
Авторы проекта исходили из задачи оперативного мониторинга удалённых морских районов. При подводных землетрясениях, разливах нефти или утечках химикатов исследователям обычно требуется направлять судно с экипажем, сбрасывать оборудование с него либо использовать дрон, который может лишь приблизиться к нужной зоне.
Для такого сценария нужен аппарат, который можно доставить по воздуху непосредственно к месту наблюдений, а после приводнения оставить работать самостоятельно. При этом конструкция должна быть достаточно простой и недорогой для практического развёртывания исследовательскими группами.
ALBATROSS не копирует конкретное животное. Команда объединила отдельные природные механизмы: авторотацию семени клёна при падении, парусное движение, вдохновлённое анатомией лебедя-шипуна (Cygnus olor), и хвостовой руль, напоминающий плавник рыбы.
Крылья становятся парусами
Главная особенность конструкции — многофункциональность жёстких конечностей. Во время сброса они раскручивают аппарат и замедляют падение, а на воде используются как паруса. Это позволило не добавлять отдельные узлы, которые усложнили бы устройство, увеличили стоимость и создали дополнительные потенциальные точки отказа.
Масса робота составляет немногим более 0,9 кг. Для управления ему достаточно трёх приводов и трёх основных датчиков. Хвостовой руль помогает двигаться при слабом ветре и при необходимости идти против ветра.
Испытания проходили на двух водохранилищах в Сингапуре. В каждом запуске ALBATROSS подвешивали под дистанционно управляемым дроном, который поднимался примерно на 150 м над водой, после чего робот отсоединялся.
При снижении аппарат вращал конечностями и уменьшал скорость падения примерно со 111 км/ч до 24 км/ч. По расчётам команды, такой способ снижает силу удара при приводнении в 18 раз. После контакта с водой робот почти сразу принимает конфигурацию парусника.
Какие данные собирает ALBATROSS
После приводнения робот способен перемещаться по зоне испытаний без постоянного вмешательства оператора и непрерывно записывать параметры среды. В тестах он фиксировал уровень влажности и изменения температуры.
В одном эксперименте продолжительностью около трёх часов после завершения работы в основной батарее оставалось примерно 50% заряда. Авторы исследования связывают это с минимальным числом приводов, биоинспирированной конструкцией и использованием пассивной динамики при работе в воздухе и на воде.
ALBATROSS пока остаётся исследовательским прототипом. Его лёгкая конструкция, вероятно, не рассчитана на сильное волнение и работу в условиях мощного шторма, поэтому возможности применения в открытом океане ещё ограничены.
Проект показывает подход, при котором природные механизмы используют не как готовую схему, а как набор инженерных решений для разных этапов задачи. Испытания подтвердили работу аппарата на водохранилищах, однако данные о его надёжности в тяжёлых морских условиях и о практическом внедрении пока не раскрыты.
Читайте так же:
- Масштабируемая рыба-робот легко плавает в ручьях и озёрах
- Как крошечные австралийские соколы могут помочь самолётам лучше переносить усиливающуюся турбулентность
- Крипи-робот-«слизь» продолжит двигаться даже после того, как ему сломают ноги
