'RoboClam' Graben Maschine so schnell wie natürliche Burrowers

Ein Roboter, der schnell und tief in Schlamm oder nassem Sand graben kann eines Tages helfen könnte, Unterwasserkabel, legen auszugraben und detonieren Unterwasserminen oder Anker-Maschinen auf dem Meeresboden, sagen Forscher.

Die Roboter Graben Maschine, genannt RoboClam, nimmt Hinweise von den produktivsten grabende Fähigkeiten Atlantic Razor Clam (Ensis Directus), eine Art von großen Weichtier entlang der atlantischen Küste von Nordamerika gefunden. Durch die Nachahmung wie diese Muscheln graben sich durch schlammigen Boden in die küstennahen Lebensräume kennen, entwickelten die Forscher eine Maschine, die schließlich in eine Vielzahl von Unterwasser Aufgaben helfen könnte.

"Als wir das Projekt starteten, für ein Mittel, um kleine, leichte und stromsparende Systeme durch Boden, bewegen uns leid", sagte Amos Winter, Professor für Maschinenbau am MIT. "Wir dachten, es ist wahrscheinlich ein Tier, das herausgefunden hat, wie Sie dies tun gut. Razor Muscheln streckte, weil sie durch mehr als einen Kilometer von der Erde mit der Energie von einer AA-Batterie zu bewegen." [Siehe Video von der RoboClam]

Das beste der Natur

Atlantische Messermuscheln Graben durch öffnen und Schließen der Schale schnell, erklärte Winter. Diese schnelle Bewegung saugt Wasser, was eine Tasche von flüssigen, Treibsand-ähnliche Material rund um die Muschel Körper schafft. Die wässrige Mischung ziehen reduziert und hilft die Muschel nach unten durch den nassen Sand bewegen.

"Die wichtigsten Bewegung ist, wenn die Muschel die Schale wie ein Buch schließt. Wenn dies geschieht, es lindert den Druck aus der Schale auf dem Boden schieben"Winter erzählt Live Science. "Wie die Muschel Schale schließt, die Sondennahrung Region rund um den Körper macht es viel einfacher zu bewegen durch [dieses Gebiet] als die umliegenden, statischen Boden."

Winter und seine Kollegen haben mit einen funktionierenden Prototyp des die RoboClam experimentiert. Die Forscher haben mehr als 300 Tests der Graben Maschine in ihrem Labor und in der Razor Clam Natur in das Wattenmeer vor der Küste von Gloucester, Massachusetts durchgeführt

Die Ingenieure fanden heraus, dass die RoboClam bei etwa der gleichen Geschwindigkeit wie echte Messermuscheln graben kann die durchschnittlich etwa 0,4 Zoll (1 Zentimeter) pro Sekunde.

In Studien hat die RoboClam zu einer maximalen Tiefe von fast 8 Zoll (20 cm) eingegraben. Die echten Muscheln können Graben bis zu einer Tiefe von etwa 27,5 Zoll (70 cm), aber der aktuelle Roboter-Prototyp ist in seiner Reichweite begrenzt, da die Motoren über der Oberfläche des Wassers, sitzen Winter sagte.

Suche nach Sweet spot

Winter sagte, er sei "überrascht", dass die RoboClam so effizient wie die Kreaturen arbeiten könnte, die sie inspiriert. Der Prozess der Feinabstimmung der Maschine beteiligt herauszufinden, die perfekte Geschwindigkeit, zu öffnen und schließen die "Schalen" des Roboter-Baggers, sagte er. Wenn die Schalen zu schnell bewegt, haben Wasser und Sand nicht in den richtigen flüssige Konsistenz vermischt. Wenn die Schalen zu langsam verschoben, bricht mehr Sand in um den Körper der Muschel als es verarbeiten kann, so dass es schwer zu graben.

"Es gibt ein Sweet Spot zwischen maximalen und minimalen damals", sagte Winter.

Die Forscher sind noch mit den RoboClam experimentieren und haben Pläne, ein weiterer Prototyp zu bauen, die als ein Proof-of-Concept-Modell für ein Produkt dienen könnte, die innerhalb von zwei bis fünf Jahren, im Handel erhältlichen werden könnte Winter sagte.

Die Forscher arbeiten bereits eng mit Bluefin Robotics, ein Unternehmen mit Sitz in Massachusetts, die baut und betreibt Roboter Unterwasser-Fahrzeuge für die Verteidigung, kommerzielle und wissenschaftliche Zwecke. Die RoboClam konnte Bluefin Robotics Fahrzeuge zu verankern, wenn sie Winter sagte stationär in einer Strömung bleiben müssen.

"Andere Anwendungen umfassen allgemeine Verankerung auch in Booten," fügte er hinzu. "Wir können die RoboClam Unterwasser Kabel verlegen Unterwasserminen zu sprengen oder Sensoren in den Ozean."

Die Forschung wurde veröffentlicht heute online (8. April) in der Zeitschrift Bioinspiration & Bionik.

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