Специалисты Института автоматизации Китайской академии наук (КАН) за счет применения новых способов гидродинамического моделирования создали подводный роботизированный аппарат, работающий в воде более эффективно и надежно. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Подводные роботы в настоящее время используются для многих морских задач, в том числе в рыбной промышленности, подводных исследованиях и картографировании. Большинство традиционных подводных роботов приводятся в движение гребным винтом, который эффективен для плавания в открытых водах со стабильной скоростью.
Однако подводным роботам часто необходимо иметь возможность двигаться или зависать на малых скоростях в неспокойных водах, выполняя при этом определенную задачу. Пропеллеру трудно двигать робота в этих условиях. Еще одним фактором, когда подводный робот движется с малой скоростью в неустойчивом течении воды, является «дергающееся» движение гребного винта. Это подергивание генерирует непредсказуемые пульсации жидкости, которые снижают эффективность робота.
В последние годы многие исследователи работали над созданием подводных роботов, имитирующих живых существ. Эти бионические транспортные средства движутся по воде подобно тому, как передвигаются рыбы или скаты. По сравнению с традиционными подводными силовыми установками эти бионические подводные аппараты работают в воде более эффективно и надежно, при этом они безопасны для окружающей среды.
На движение подводных роботов заметно влияет окружающая жидкость – это явление называется гидродинамическим эффектом. Чтобы лучше управлять роботом, исследователям нужна более точная гидродинамическая модель, создание которой – весьма сложная и трудоемкая задача. При этом модели, созданные только с помощью вычислительной гидродинамики, не так точны и практичны, как должны быть.
Чтобы преодолеть эту проблему, исследовательская группа Института автоматизации КАН попробовала другой подход – объединив вычислительную гидродинамику и эксперимент по измерению силы возмущений водной среды. «Это помогло нам лучше понять состояние движения подводного аппарата и более точно им управлять», – отметил Циюань Цао, научный сотрудник Института автоматизации КАН.
Новый подход исследователи отработали на модели бионического подводного аппарата RobDact, конструкция которого была вдохновлена рыбами Dactylopteridae (семейством морских лучепёрых рыб), известными своими увеличенными грудными плавниками. Исследовательская группа объединила вычислительную гидродинамику и эксперимент по измерению силы возмущений водной среды, создав точную и более совершенную гидродинамическую модель RobDact.
С помощью своего эксперимента специалисты Института автоматизации КАН смогли определить гидродинамическую силу RobDact на разных скоростях. Разработанная ими платформа измерения силы возмущений водной среды позволила им измерить эти параметры в трехмерных координатах.
В итоге исследователи установили взаимосвязь между параметрами колебаний RobDact и тягой транспортного средства. Объединив динамическую модель твердого тела RobDact с моделью отображения тяги, исследователи смогли разработать точную и практичную гидродинамическую модель RobDact при различных вариантах движения.
Заглядывая в будущее, исследователи намерены изучить интеллектуальное управление бионическими подводными аппаратами с использованием гидродинамической модели в сочетании с методами искусственного интеллекта. «Конечная цель – способствовать практическому применению бионических подводных аппаратов для мониторинга водной среды и подводного поиска и спасения», – отметил один из ведущих исследователей этого проекта Руй Ван.