Технології

Рибоподібні роботи плавають у парах ефективніше через синхронізацію вихорів

Liang Li / Max Planck Institute of Animal Behaviour

Liang Li / Max Planck Institute of Animal Behaviour

Вчені розробили рибоподібних роботів та перевірили, як вони споживають енергію, плаваючи разом. Ті з них, що плили за іншими, отримували гідродинамічні переваги, якщо утворені від рухів їхніх хвостів вихори води синхронізувалися. Така стратегія, що дозволяє витрачати менше енергії, притаманна і рибам. Відповідна стаття доступна у журналі Nature Communications.

Як плавають косяки риби?

Вчені давно висували гіпотезу про те, що риба може отримувати гідродинамічні переваги, плаваючи у групах. Рух риб створює вихори у воді із постійно змінними візерунками, що дозволяє їм економити енергію або генерувати тягу. Дослідження показали, що рибам, ймовірно, потрібно коригувати час ударів свого хвоста щодо руху своїх сусідів, але наразі це питання усе ще вивчене недостатньо. Таку стратегію руху в групах потенційно можна використовувати для штучних систем.

Яких роботів створили вчені?

Дослідники створили біомеметичних рибоподібних роботів, що мали м’які хвостові плавники і рухались хвилеподібно, як і справжні риби. Вчені вивчали їхнє пересування у парах, проводячи більше 10 000 випробувань у всіх можливих положеннях роботів по відношенню одне до одного. Для візуалізації гідродинаміки команда запустила у воду невеликі бульбашки водню і підсвітили їх лазером, роблячи видимими вихори, створені рухом роботів.

Про що їм вдалося дізнатися?

Експерименти із роботами показали чітку різницю у споживанні енергії для роботів, які плавали поодинці, порівняно з тими, які плавали парами. Для цього робот, який пливе за іншим, має узгоджувати удар свого хвоста з ударами хвоста лідера, враховуючи певну затримку в часі через відстань між ними. Це дозволяє заощадити енергію. Аналіз постави тіла золотих рибок за допомогою штучного інтелекту, показав, що така сама стратегія використовується і для риб. Змінюючи спосіб своєї синхронізації із лідерами, послідовники можуть також використовувати вихори, створені іншими рибами, щоб створити тягу та допомогти їм пришвидшитись.