Робот-рыба как предвестник подводной обсерватории. Рыбка-робот: советы по эксплуатации Роботы рыбки

Как контролировать уровень загрязненности воды? Можно отбирать пробы, относить образцы в лабораторию и анализировать. А как сделать проверку непрерывной? Можно все то же самое повторять каждые пять минут, а можно использовать специально разработанного робота в виде рыбы, который будет сам плавать в воде и проверять ее чистоту.

В порту испанского города Хихон проводятся испытания роботов-рыб. На данном этапе проверяется, насколько эффективно они способны определять степень загрязнения воды и распознавать основные источники такого загрязнения. Эти испытания являются частью финансируемой Евросоюзом программы по созданию системы контроля чистоты воды в открытых водоемах и морских прибрежных зонах.

Конструированием электронных рыб занимается профессор Хуошень Ху (Huosheng Hu) и его команда с факультета компьютерных технологий и электроники Эссексского университета.

Рыбовидная форма, по словам профессора, была выбрана не случайно – это форма, созданная самой природой для передвижения под водой с минимальными энергозатратами. За основу при разработке робота был взят карп.

Надо сказать, что рыбы-анализаторы создавались и ранее, но их перемещение контролировалось с помощью системы дистанционного управления. Новая модель – полностью автоматическая, она оснащена самостоятельной системой навигации, которая, помимо свободного плавания, будет также отвечать за возврат рыбы на базу для подзарядки батарей. Во время этой подзарядки с помощью системы WiFi в центральную базу данных будет передаваться информация о состоянии воды.

Стоимость новой "рыбки" составляет 20000 фунтов стерлингов, длина – целых 1,5 м, а максимальная скорость – около 1 м/с. Заряда батарей хватает на несколько часов плавания. По замыслу европейских экологов, подобные устройства должны появиться в каждом порту.

В Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (MIT CSAIL) создан глубоководный робот SoFi. Он способен менять форму и плавучесть, имитируя движение настоящей рыбы. Благодаря гибкости и свободе движений, робот может снимать коралловые рифы и глубоководные пещеры изнутри, исследуя жизнь морских обитателей.

Небольшой робот SoFi выполнен преимущественно из силиконовой резины. Его плавники и отдельные компоненты головной части созданы методом 3D-печати. Камера, блок подсветки и вся управляющая электроника расположена в голове. Она заполнена минеральным маслом, так как оно не проводит электрический ток и препятствует сжиманию корпуса давлением воды.

SoFi питается от литиево-полимерной батареи. Робот приходит в движение, когда электромотор нагнетает воду в одну из двух шаровых камер, расположенных в хвосте и меняющих её форму. Когда одна камера расширяется, она сгибает эластичное тело робота в противоположную сторону. Затем вода перекачивается в другую камеру, и робо-рыба плывёт, двигая хвостом.

За секунду SoFi проплывает в среднем половину длины своего тела. Также у робота есть «модуль управления плавучестью», который может изменять свою плотность, заполняясь сжатым воздухом и вытесняя его водой.

Насколько нам известно, это первая роботизированная рыба, которая может свободно плавать в трёх измерениях в течение длительного периода временисотрудник MIT CSAIL и соавтор разработки Роберт Кацшманн (Robert Katzschmann)

Действительно, морские роботы создавались и ранее, но все они были лимитированы заданной глубиной погружения, а их подвижность дополнительно ограничивал кабель, которым они фактически были привязаны к исследовательскому судну. Как правило, они приводились в движение гребными винтами или водомётным двигателем. Из-за этого морские обитатели реагировали на них как на шумный чужеродный объект, что мешало изучать их поведение в естественной среде.

Робот SoFi выглядит куда более похожим на безобидную рыбку. Он движется автономно и более естественно, изгибая хвост и тело. Первые испытания робота на Радужном рифе (Фиджи) показали, что морская фауна практически игнорирует его. За время теста, продлившегося 40 минут, SoFi погружался на глубину до 16 метров. Робот выполнил серию фотоснимков и параллельно записал видеоролики высокого разрешения, используя широкоугольный объектив типа «рыбий глаз».

Для управления SoFi используется контроллер Super Nintendo в водонепроницаемой оболочке. Также оператор может изменять скорость и траекторию движения SoFi через акустическую систему подводной связи, работающую на частоте 30 – 36 кГц.

Разработчики уже обсуждают дальнейшие улучшения SoFi. Среди приоритетных задач выделяют увеличение скорости движения и добавление функции слежения – с ней робот получит возможность следовать за живой рыбой и наблюдать её поведение в динамике.

Мы рассматриваем SoFi как первый шаг к созданию подводной обсерваториидиректор MIT CSAIL Даниэла Рус

Рыбы-роботы это уникальные устройства, создавая которые ученые учитывают множество факторов. Устройства такого типа, будут работать находясь в воде. Поэтому влияние этой стихии не должно сказываться на роботе. В этой статье мы расскажем о трех действующих устройствах, которые помогают людям решить несколько задач.

Рыба-робот полосатая Данио. Для изучения повадок рыбы Данио группа ученых британского Института физики создали уникальное устройство - робота, который внешне напоминает рыбу породы Данио.

Устройство напоминает самку этой породы рыб. Она имеет круглую форму, плавники и хвост. Чешуя этой рыбы робота была изготовлена с использованием специальных пигментов.

В качестве испытательного полигона для этого устройства был выбран 65 литровый аквариум. Рыбу-робота подсадили к группе рыб Данио. Робот, с помощью плавников и хвоста, балансировал на одном месте. Рыбки Данио признали робота за своего, и пытались прибить его к своей стае.

После того, как рыба-робот прошла испытания ее будут пытаться поместить в места обитания Данио в условиях внешней среды с целью изучения.

Робот-рыба со встроенными датчиками загрязнений. Еще один пример зооморфного робота, напоминающего рыбу, изготовили сотрудники Университета Эссекс для контроля за загрязнениями акватории испанского порта Хихон.

Старые методы обнаружения загрязнения не позволяли оперативно влиять на проблему. Все дело в том, что получение результатов и их расшифровка, занимала месяцы. Робот-рыба со встроенными датчиками загрязнений определит повышенное содержание фенола и тяжелых металлов и в течение нескольких секунд, оправит данные в береговую охрану порта.

Полутораметровая робот-рыба обладает хорошей плавучестью и подобно своим живым аналогам, может резко менять траекторию движения.

Кроме поиска загрязнений, робот-рыба, изготовленная в Университете Эссекса, может установить уровень солености и кислорода в воде. Устройство довольно универсальное, если нужно найти загрязнения другого рода, нежели тяжелые металлы и свинец, то достаточно просто заменить датчики.

Акватория порта Хихон была выбрана как полигон для дальнейшего использования этого роботизированного устройства. Разработчики хотят запустить проект в серию. Пока цена прототипа составляет 32 тысячи долларов, но после запуска в серию, цена должна существенно снизиться.

Российский робот для оценки загрязнений водоемов. Российские разработчики так же не стали оставаться в стороне и создали своего робота, для мониторинга состояния экосистем водоемов нашей страны. Устройство было создано в Юго-Западном государственном университете, аналог западных роботов, имеет хорошие характеристики, но существенно выигрывает в цене.

Робот-рыба

Несколько дней назад MIT презентовал уникального робота, выполненного в форме рыбы. Новый робот не только имеет форму рыбы, но и копируют ее движения. а его скорость перемещения в пространстве приближается к скорости настоящих рыб.

Робот полностью автономен, может плавать около 30 минут на встроенном баллоне углекислого газа. Газ передается в разные отделы рыбы, тем самым обеспечивая движение рыбы. Корпус имеет несколько дырок это сопла, через которые выпускается газ. Сила подачи газа определяет скорость движения, а нужное направление задается определенным соплом.

Корпус рыбы силиконовый и напечатан на 3D-принтере. Корпус состоит из гибкого хвоста и жесткой передней части. В кишках рыбы хранится электронная начинка устройства.

Небольшое видео, на котором разработчики рассказывают о своем роботе и демонстрируют изобретение за 5 дней набрало более 300 тысяч просмотров.

Мягкие роботы относительно новый и уникальный класс устройств, набирающих популярность последнее время. Их весьма значимое преимущество состоит в том, что мягким роботам не страшны столкновения с предметами в то время как для традиционных твердых роботов одна из первоочередных задач проектирования избегать наездов на стоящие и движущиеся предметы. Столкновения мягкого робота с другими предметами не только не страшны для робота и окружающей среды, но и могут выгодны для построения оптимальной траектории.

Ученые из Массачусетского технологического института создали роботов-рыб нового поколения. Авторы считают, что сконструированные ими роботы идеально подходят для массового производства. Роботы-рыбы подробно описаны в пресс-релизе института.

В отличие от предыдущих вариантов, продвинутые Такое устройство защищает приборные внутренности роботов от попадания влаги. Кроме того, отсутствие большого числа деталей, которые необходимо собирать воедино, существенно удешевляет производство.

Материал, из которого изготовлены роботы-рыбы, неоднороден на протяжении длины их тела. Характеристики пластика были просчитаны таким образом, чтобы тело роботов совершало такие же движения, что и живые рыбы. Один из вариантов роботов-рыб повторяет движения окуня или форели, у которых основные колебания совершает хвостовая часть тела. Такие рыбы обычно быстро плавают.

Другой вариант имитирует стиль плавания тунца. Основные движения также приходятся на собственно хвост и хвостовой стебель - часть тела, расположенная позади анального плавника. Однако амплитуда колебаний у тунца больше, чем у форели, и он передвигается значительно быстрее.

Роботы-рыбы совершают все движения за счет маленького моторчика. Несмотря на точное повторение формы тела и стиля плавания, пока роботы преодолевают расстояние, равное длине их тела, за одну секунду. Скорость плавания настоящих рыб в десять раз выше. Роборыбы, сделанные ранее, не могли достичь и этих показателей.

По мнению исследователей, роботы-рыбы будут востребованы для мониторинга состояния подводных газопроводов или обшивки кораблей. Кроме того, плавающих роботов, способных проникать в узкие щели, могут взять на вооружение экологи.

Рыба робот для аквариума

Зачем люди заводят аквариумных рыбок? Скорее из эстетических соображений: аквариум улучшает микроклимат в жилище и украшает интерьер, наблюдение за парящими яркими подводными обитателями успокаивает нервную систему… К сожалению, аквариумные рыбки, как и все живые существа, требуют постоянного ухода и внимания. Иначе их самочувствие и внешний вид ухудшается. Живые аквариумные рыбки - это уже не актуально. Прогресс коснулся и эту сферу, подводные роботы уже не диковинка. Многие компании разрабатывают и выпускают плавающих рыба-роботов. Особо преуспели в этом японские компании Takara Tomy ARTS и Sedensha Co. Конечно, пока еще аквариумных роботов рыбок нельзя перепутать с настоящими, но все же внешне и главное в движениях они имеют много общего с живыми экзотическими рыбами. Робо-рыбы могут плавать, имитируя поиск пищи в районе дна или поднимаются к поверхности. Стоят аквариумные роботы-рыбки около 40 долларов, хотя в китайских инет-магазинах их можно найти значительно дешевле.

Но просто плавать в аквариуме - это не главная цель разработки рыб роботов. К примеру, развлекающая посетителей Лондонского Аквариума рыба-робот размером примерно полтора метра, была модернизирована и доработана. Теперь плавая в естественных условиях, она сможет следить за загрязнением морской воды. Кроме этого рыба робот имеет систему навигации, позволяющую ей ориентироваться в пространстве, а при необходимости может вернуться к источнику питания. Несмотря на пока еще высокую цену этой рыбки, планируется выпустить целую стаю таких рыб роботов в море в районе Испании.

Совсем другую задачу способна выполнять рыба робот, созданная в Нью-Йоркском университете. Очень реалистичная с виду и по движениям рыба робот, способна привлечь внимание настоящих «родственников» и даже уводить косяки рыб от опасности, к примеру, от турбин электростанций. Об этом конечно не говорят, но перспектива применения, роботов ищущих рыбу и приводящих целые косяки в расставленные сети вполне реальна в самое ближайшее время.

Это не мясо, это не рыба это робот-рыба.

Это не мясо, это не рыба это робот-рыба. Экологи намерены выпустить целую стаю таких аппаратов в залив на севере Испании, чтобы следить за чистотой морской воды.

Электромеханические водоплавающие существа появились на свет в Отделении робототехники Университета Эссекса в Англии, на их разработку было потрачено 3,6 млн долларов, выделенных Евросоюзом. Каждая такая рыбина способна подолгу оставаться под водой, питаясь от встроенных аккумуляторов, и вести анализ окружающей среды на содержание кислорода и различных загрязнителей, включая следы нефтяных загрязнений.

Робот-рыба был создан еще несколько лет назад, но авторы хотели убедиться в полной надежности своего детища, так что один образец этого аппарата еще с 2005 г. выставлен в Лондонском аквариуме, где тысячи зрителей сравнивают его с настоящими живыми рыбами и пытаются найти отличия в манере плавания. Отличий таких немного: как сказал один из разработчиков проекта Рори Дойл, и тело, и движения рыбы, сформированные самой природой, являются весьма и весьма эффективными, до них далеко любой самой современной подводной лодке. Так что ученым оставалось лишь взять уже существующие в природе решения и перенести их на неживое устройство. Тем более, эффективность и экономность такого способа плавания позволяет аппарату очень бережно расходовать ресурсы бортового аккумулятора.

Робот-рыба будет намного больше прототипа, выставленного в аквариуме: в длину он будет иметь около 1,5 м, чтобы иметь возможность противостоять сильным морским волнам, течениям и давлению на глубине. Плывя на скорости около 1 м/с, робот сможет собирать информацию и самостоятельно обходить опасные препятствия скалы, суда, крупных рыб, и даже сумеют взаимодействовать друг с другом с помощью сонара. Ну а собрав данные, устройство всплывет и передаст их в центр управления. Уже здесь с использованием этой информации будет составляться трехмерная карта участка моря с полным отображением его состояния. Наконец, при истощении батарей робот самостоятельно вернется на базу.

Пока что ученые собирают по заказу испанцев 5 устройств, в производстве каждое из них обойдется примерно в 28 тыс. долларов США. Близ берегов испанской провинции Астурия они должны появиться в 2010 г. и провести там следующие 1,5 лет. А затем роботы поплывут дальше.

Стоит заметить, что поразительная аэродинамика и простота очертаний рыб вдохновляют конструкторов и на куда более амбициозные проекты. Достаточно вспомнить проект уникального самолета SmartFish с несущим корпусом: Летающая рыба.

Современная игрушка рыба-робот - любимец детворы

Только те родители, которые не могут выкроить для себя и минутки, поймут, насколько хорошо найти игрушку, которая может полностью завладеть вниманием ребенка. Игрушка рыба-робот именно такая! По мнению мам счастливых малышей, это развлечение настолько увлекательно, что просто невозможно оторвать ребенка от него.

Какова она рыба-робот?

Игрушка выглядит как маленький аквариумный житель. Издали в воде просто трудно отличить ее от настоящей рыбки. Основное ее достоинство заключено в том, что при соприкосновении с жидкостью она начинает усиленно работать плавничками. Это чудесным образом приковывает внимание ребенка. Мамы говорят, что даже пару часов малыша может интересовать только игрушка. Рыба-робот плавает в воде, что полностью захватывает ребенка Еще больший восторг вызывает возможность ее потрогать, что запрещено с обычными рыбками. Представляете, насколько увлекательна эта игрушка?

Рыба-робот: отзывы родителей

Чудесная, отличная, супер! Это только начало бесконечного перечня хвалебных слов, которые вплетаются в отзывы мам и пап. Среди од и похвал есть и множество предложений по использованию. Видимо изобретатель этого ноу-хау хотел несколько упростить родителям процесс купания малыша, для отвлечения внимания которого от процедур и изобрел такую удивительную игрушку. И правда, купание стало значительно проще! Многие капризники забыли о слезах и истериках. Их полностью увлекает плавающая рыба-робот во время банных процедур. Но на этом дети не остановились. Наблюдать за живой неживой природой настолько интересно, что они требуют игры и после купания. Поэтому родителям поневоле приходится изобретать емкости, в которых малыши бы в безопасности плескались. Самым приемлемым, конечно, является аквариум. Но он есть не в каждом доме. В ход идут ведра, тазики и даже кастрюли. Малышу нравится любой бассейн, если в нем плавает игрушка рыба-робот, а у мамы появляется пара часов свободы, которые она с удовольствием тратит на себя!

Механизм рыбы-робота полностью скрыт в тельце. Он имеет сложную электронную конструкцию. Включать его не нужно. Работа игрушки полностью автоматизирована. Датчики реагируют на контакт с водой. Устройство абсолютно безопасно. По мнению родителей аквариумы с такими рыбками были бы прекрасной имитацией живого уголка в садике. Единственный недостаток малое время беспрерывной работы. Если бы игрушки плавали дольше, то можно было бы живые уголки сделать во всех группах.

Так называемые «мягкие роботы» — которые имеют не только эластичный экстерьер, но и питаются от жидкости, протекающей по гибким каналам, стали весьма популярной темой для исследований, и теперь, у исследователей даже есть свой собственный журнал «Soft Robotics». В первом же выпуске этого журнала, исследователи из Массачусетского института докладывают о разработке первого автономного, мягкого робота способного быстро перемещаться в воде как рыба, робот также может мгновенно менять направления движения, по образцу живых рыб.

Профессор Даниелла Рус говорит что работы в этом направлении (разработка мягких роботов) продиктована рядом причин, а именно — «Роботы проникают в нашу жизнь все больше, и они контактируют с людьми и их окружением, отсюда мягкое тело робота позволяет им избежать опасности при возможных столкновениях». В «обычной» робототехники весь процесс управления и манипулирования роботом рассчитан с учетом минимизации столкновений робота с окружающей средой, это приводит к проблеме сложности выбора маршрутов, которые зачастую не оптимальны. «Мягкие» же роботы могут напротив использовать контакт с окружающей средой для быстрого передвижения.

Создал роботизированную рыбу Эндрю Марчезе, аспирант MIT в отделе электротехники и компьютерных наук. Хвост рыбы с обеих сторон защищен длинными волнистыми каналами. В брюшной полости рыбы расположена канистра с углекислым газом, высвобождаясь который надувает каналы и хвост изгибается в противоположную сторону. Таким образом каждая сторона хвоста имеет всего два управляющих параметра это диаметр сопла, для выпуска газа в канал, и время в течении которого это сопло открыто. Для создания своего робота Эндрю проводил множественные исследования с реальными рыбами, и выяснил что угол максимального разворота рыбы может достигать 100 градусов, а скорость же в основном зависит от регулировки диаметра сопла.

Исследования в области создания роботов по подобию живых существ помогают в работе над философскими вопросами создания живых существ природой. Когда вы работаете над проектированием и созданием искусственного существа, по подобию биологического, то возникает вопрос что может и природа делает также. Марчезе создал своего робота с помощью 3D принтера. Хвост и голова рыбы были сделаны из силиконовой резины, и еще было напечатано полимерное кольцо для защиты электроники в «кишках рыбы».

Канистры с газом хватает на 20-30 движений, но автор уже планирует новую модель, в которой будет применяться водяной насос.

Роботы уже давно вошли в нашу повседневную жизнь: существуют кухонные роботизированные устройства, производственные, автомобильные (коробка передач «робот»), роботы-игрушки и так далее. Роботизация незаметно пронизала практически все стороны жизни человека, поэтому совсем не удивительно, что и в аквариумистике она нашла свое законное место.

С технической точки зрения данное устройство можно назвать электронным прибором, который включается при соприкосновении с водой.

Эту «игрушку» для детей и взрослых несколько лет назад изобрели японские инженеры и конструкторы. В принципе, ученые и инженеры Страны восходящего солнца давно уже являются передовиками в процессе создания разнообразных технических новинок, которые потом становятся популярными во всем мире. Именно это произошло и с рыбками-роботами, спрос на которых с каждым годом только растет.

Электронное устройство, находящееся внутри непромокаемого пластикового корпуса, состоит из электронной микросхемы (управляющий элемент) и микромотора. Разумеется, должен еще быть блок питания. Его роль обычно выполняют маленькие батарейки (например, алкалиновые батареи RL44, А76 или подобные). Размеры искусственных рыбок могут быть различными, и наиболее распространенными являются «игрушки» длиной около 7–8 см.

Цветовая гамма аквариумных роботов многообразна: красные, синие, зеленые, черные, серые, пятнистые, полосатые. Невозможно перечислить все виды окраски этих «игрушек».

Следует отметить, что искусственные электронные рыбки чаще всего имитируют вполне определенные виды живых аквариумных рыб.

Светодиоды, которые вмонтированы в корпус устройства, включаются при уменьшении внешней освещенности. В вечернее и ночное время аквариум освещается самими рыбками, он представляет собой весьма оригинальный ночник, где источником света является стайка плавающих роботов, очень похожих на настоящих обитателей водной стихии.

Изобретенные относительно недавно, маленькие водные роботы получили интернациональное наименование RoboFish, что означает буквально «робот-рыба». Точно и без излишней фантазии.

Немного истории

Примерно 10 лет назад японские ученые и конструкторы приступили к созданию роботов, имитирующих поведение и движение рыб. Эксперимент задумывался как способ изучения образа жизни настоящих, живых морских и речных обитателей.

Первые управляемые модели выпустила компания Sedensha Co LTD, но они управлялись сигналами, идущими по проводу. Вскоре появились радиоуправляемые прототипы.

Совершенствование образцов подводных роботов (в частности, в японском Институте высоких технологий) привело к появлению устройств, имитирующих , рыбу-меч, морских коньков, и других удивительных обитателей морей и океанов. Совсем недавно удалось даже создать высокотехнологичного робота, похожего на медузу!

Изобретения японских конструкторов, изначально направленные на решение научных задач, вскоре стали основой для создания массового производства водных игрушек для детей и взрослых. В последние годы в этой деятельности весьма преуспела компания ZURU из Новой Зеландии, чьи высокотехнологичные игрушки массово продаются более чем в 40 странах мира.

Как ведут себя рыбки-роботы в аквариуме

Эти технические устройства сделаны таким образом, что вне воды они не работают. На «суше» они могут храниться длительное время.

Однако как только искусственные рыбы попадают в воду, они включаются и начинают имитировать движения настоящих декоративных аквариумных животных:

• расправляются синтетические плавники,
• включаются светодиоды,
• микромоторы заставляют роботов двигаться с различной скоростью вверх и вниз, вперед и назад, поворачиваться вокруг своей оси и даже переворачиваться спинкой вниз.

Они двигают силиконовыми плавниками и хвостом совсем как живые!

Эксплуатировать высокотехнологичные устройства очень легко, так как они самостоятельно включаются, попадая в водную среду. Нужно лишь периодически менять маленькие элементы питания, так как пары батареек хватает на 5–6 часов активной работы. Когда требуется временно отключить RoboFish, то достаточно их просто достать из воды, а повторная активация возможна через любой промежуток времени.

Если в аквариуме разместить декорации, установить , опустить в него роботов-рыбок, то можно создать отличный уголок, имитирующий прекрасный подводный мир!

Достоинства и недостатки

Рыбы-роботы могут плавать в любой емкости с водой. Их можно запустить в обыкновенную банку, в ванну, в мини-аквариум, в детский бассейн.

• Основное преимущество состоит в том, что в данном случае совсем не требуется приобретать и использовать вспомогательное техническое оборудование - фильтры, аэраторы, компрессоры.
• Не нужна и аквариумная химия для борьбы с водорослями, так как достаточно просто вылить старую воду и залить свежую.
• Нет необходимости приобретать корм для рыбок и, соответственно, чистить аквариум от мусора.

Кроме того, настоящие декоративные рыбки могут заболеть, а единственная «болезнь» RoboFish связана с падением напряжения автономных элементов питания.

Кстати, приобретая подобную игрушку, следует убедиться в наличии двух запасных батареек.

Как и в настоящем «живом» аквариуме, аквамир, населенный рыбками-роботами, можно украсить подводными гротами и замками, расставить и закрепить искусственные растения (и совсем не обязательно водными!), красиво уложить разноцветный грунт и даже подкрасить воду неагрессивными красителями. Короче говоря, использование RoboFish дома или в офисе позволяет включить личную фантазию на полную мощность.

Разумеется, роботы (в том числе и похожие на рыб) никогда полностью не заменят живых существ. Искусственные двигающиеся рыбки не подойдут любителям настоящей, естественной природы. Однако в качестве игрушки или яркой декорации аквариум с RoboFish способен украсить любое помещение и доставить радость вашим детям!

Видео-обзор китайской игрушки: