روبوماهی ها

shamimi

نمایی از روبوماهی جدید که در دانشگاه واشنگتن طراحی شده است. نیروی پیشران این روبوماهی را به جای پروانه، باله تشکیل می دهد. سکه ای که در جلوی این روبوماهی قرار دارد، ابعاد آن را به خوبی نمایان می کند.

روبوماهی جدید دانشگاه واشنگتن، در میان دنیای ربات های زیر آب، پیشتاز است. در حالی که بیشتر ربات های اقیانوس رو، برای رد و بدل کردن اطلاعات به ارتباط مداوم با دانشمندان و واسطه های ماهواره ای نیاز دارند، این روبوماهی ها، فقط با یکدیگر همکاری کرده و ارتباط برقرار می کنند.
به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از فیزورگ، طی 5 سال پیش، کریستی مورگانسن، استادیار هوانوردی و اخترشناسی دانشگاه واشنگتن، 3 روبوماهی ساخته است که در زیر آب، با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.

اخیراً مورگانسن، در اتحادیه ی بین المللی کارگاه کنترل خودکار در زمینه ی مسیریابی، هدایت و کنترل وسایل نقلیه ی زیر آب، نتایج کارش را ارائه داد. نتایج وی نشان می دهد که ربات های ساخته ی او، اولین آزمایش اصلی خودشان را با موفقیت پشت سر گذاشته اند. ربات های وی برنامه ریزی شده بودند که همگی در یک جهت یا در جهات مختلف شنا کنند. این دو نوع حرکت در زیر آب، از اصلی ترین وظایف روبوماهی هاست تا تشکیل یک حرکت گروهی هماهنگ را بدهند....
به گفته ی مورگانسن، این موفقیت که نتیجه ی آزمایش در درون مخزن های آب بود، نهایتاً زمینه هایی را برای سیستم های اقیانوس رو فراهم خواهد کرد تا مناطق دوردست اقیانوس را بهتر کاوش کنند. وی گفت: "ربات های زیر آب نیازی به اکسیژن ندارند. آن ها فقط برای ایجاد ارتباط به سطح آب می آیند." ربات های وی تا زمانی که وظیفه شان تمام نشده، اصلاً نیازی به آمدن به سطح آب ندارند.

در آینده، ربات های اقیانوس رو خواهند توانست سوژه های متحرکی را دنبال کنند، مانند گروهی از وال ها یا لکه های آلاینده ی روی سطح آب که در حال گسترش هستند، یا کاوش غارهای زیر زمین و همچنین کاوش در آب هایی که سطحشان پوشیده از یخ است، یا کاوش در مناطق خطرناکی که حضور انسان ها در آن ها امکان پذیر نباشد.

گروهی از ربات های ماهی می توانند با همکاری یکدیگر کارهایی را انجام دهند که یک ربات ماهی به تنهایی نمی تواند آن ها را انجام دهد، مانند دنبال کردن گروه های موجودات زیر آب یا نقشه برداری از آلودگی هایی که می تواند بزرگ تر شده و یا تغییر شکل دهند.

همکاران مورگانسن در مطالعه ی اخیر، دنیل کلین و بنیامین تریپلت، دانشجویان دکترای هوانوردی و اخترشناسی دانشگاه واشنگتن، و پاتریک بتل، دانشجوی فارغ التحصیل مهندسی برق این دانشگاه می باشند. این پژوهش از طرف بنیاد علوم ملی و اداره ی پژوهش علمی نیروی هوایی پشتیبانی شد.

روبوماهی، که اندازه اش تقریباً برابر با یک ماهی قزل آلای 4.5 کیلویی است، کمی شبیه ماهی واقعی است زیرا به جای پروانه از باله به عنوان نیروی پیشران استفاده شده است. باله هایی که در این روبوماهی ها استفاده شده اند، قدرت مانور آن ها را افزایش می دهد و همچنین گمان می رود روبوماهی، نیروی مقاوم کم تری را که از طرف آب بر ربات اعمال می شود، نسبت به ربات هایی که با پروانه کار می کنند، احساس کند.

در حالی که سایر گروه های پژوهشی در حال ساخت ربات های شبیه ماهی هستند، چیز جدیدی که در این روبوماهی به چشم می خورد این است که می تواند ارتباط بی سیمی را در زیر آب برقرار کند. مورگانسن در ساخت روبوماهی اش از سیستم های طبیعی الهام گرفته است. مهندسان با همکاری جولیا پاریش، دانشیار دپارتمان علوم آبزی و ماهی شناسی دانشگاه واشنگتن، توانستند الگوهای رفتاری دسته ماهی ها را بررسی کنند.

مورگانسن توضیح داد: "در موجوداتی که به صورت جمعی حرکت می کنند، می توان حرکات و رفتارهای مؤثرتری را یافت که ما در حال حاضر در مهندسی انجام می دهیم. ایده ی این آزمایش ها (بررسی رفتار دسته ماهی ها) پرسیدن این سؤال است که آن ها چگونه چنان رفتارهایی را از خود نشان می دهند؟ و همچنین در نظر گرفتن این که ما بتوانیم این ایده ها را جامه ی عمل بپوشانیم."

تیم پژوهشی مورگانسن، به چند ماهی زنده آموزش دادند تا با واکنش نشان دادن به یک محرک، به سمت یک منطقه ی غذایی شنا کنند. دانشمندان دریافتند حتی وقتی که کم تر از یک سوم ماهی ها آموزش دیده بودند، همه ی ماهی ها به سمت منطقه ی غذایی شنا کردند.

مورگانسن گفت: "ماهی هایی که تصمیم های قوی تری می گیرند بر آن هایی که این گونه نیستند، غلبه می کنند. از این الگوی رفتاری می توان این گونه استنباط کرد که در یک گروه از وسایل نقلیه چه چیزی رخ خواهد داد. آیا یک وسیله ی نقلیه به تنهایی می تواند بقیه ی اعضای مجموعه را وادار به کاری کند که خودش می خواهد؟"

علاوه بر یافتن راهی بهینه برای هماهنگ کردن حرکت ربات ها، پژوهشگران با چالش های اساسی در انتقال اطلاعات توسط ربات ها در آب های متراکم مواجه شدند.

مورگانسن بیان داشت: "وقتی شما در زیر آب قرار دارید با مشکلاتی روبرو می شوید که قادر به ارسال داده های زیادی نمی شوید. آخرین فن آوری ارسال اطلاعات از زیر آب، به 80 بایت، یا حدود 32 عدد، در ثانیه می رسد."

انرژی مورد نیاز برای ارسال اطلاعات طی مسافت های طولانی، بسیار بالاست زیرا توان باتری های ربات ها محدود است. علاوه بر این، سیگنال های ارسالی هنگامی که از سطوح یا موانع منعکس می شوند، ناقص می شوند و یا از بین می روند.

پیام هایی که روبوماهی ها به یکدیگر ارسال می کنند با استفاده از پالس های کم فرکانس سونار یا امواج فشار صورت می گیرد. نتایج جدید نشان داد که تنها حدود نصف اطلاعات با موفقیت دریافت می شود ولی با این حال، به دلیل روشی که روبوماهی ها برنامه ریزی شده بودند، آن ها قادر بودند تا از پس انجام وظایفشان بربیایند.

ربات هایی که می توانند به طور آزادانه دو دسته دستور العمل ساده شامل شنا کردن در یک جهت یا شنا کردن در جهات مختلف را انجام دهند، به آن ها اجازه خواهد داد مأموریت های پیچیده تری را انجام دهند.

در حال حاضر پژوهشگران از قابلیت های هماهنگی ماهی ها استفاده می کنند تا کاری را شبیه تر به آن چه که ممکن است در اقیانوس با آن روبرو شوند، انجام دهند. اولین مأموریت گروه روبوماهی ها که تابستان امسال شروع می شود، این است که یک کوسه ماهی مصنوعی را که از راه دور کنترل می شود، تعقیب کنند.

منبع:اخبار الکترونیک