Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде, используя роботизированный плавник, воспроизводящий движения ската, выяснили, как эти рыбы сохраняют стабильность при плавании у морского дна. Полученные данные могут быть использованы для проектирования подводных аппаратов следующего поколения, способных избегать контакта с грунтом, что важно для сохранения хрупкого оборудования в ходе исследовательских миссий. В природе выделяются две основные группы скатов. Пелагические, подобные мантам, плавают в толще воды, совершая плавные взмахи. Бентосные, живущие у дна, используют волнообразные извивания. Ученые предположили, что эти стили связаны с устойчивостью в разных условиях.
Для проверки гипотезы команда во главе с доцентом Юаньханом Чжу создала роботизированный плавник и испытала его в водном туннеле, имитирующем течение. Измерялась подъемная сила – та, что удерживает объект в горизонтальном положении или тянет ко дну. Результаты, опубликованные в Journal of The Royal Society Interface, оказались неожиданными. Вблизи дна модель испытывала отрицательную подъемную силу, то есть ее притягивало вниз. Этот эффект противоположен тому, что наблюдается у птиц, летящих у самой земли, и объясняется постоянным движением плавников ската, что меняет физику взаимодействия с поверхностью.
Как отметил соавтор работы Дэниел Куинн из Университета Вирджинии, различия в стилях плавания оказались значительными. Настоящие донные скаты плавают, слегка наклонив тело вверх. Когда исследователи изменили угол атаки робоплавника всего на несколько градусов, негативный эффект исчез. Это небольшое, но важное изменение. Также выяснилось, что волнообразный стиль плавания обеспечивает лучший контроль высоты над дном по сравнению с простыми взмахами. В моделировании роботы с волнообразными движениями дольше сохраняли позицию, в то время как моделирующие взмахи быстрее касались дна.
Эти различия представляют собой важные стратегии для жизни в конкретной среде. Чжу видит потенциал в создании гибридных роботов, способных переключаться между разными режимами движения. Такой аппарат мог бы эффективно перемещаться в открытой воде, а при работе у дна переходить на безопасный волнообразный режим. Способность скатов держаться в считанных сантиметрах от грунта аналогична задаче подводного аппарата избежать столкновения. Даже легкий контакт может повредить датчики или поднять ил, что сделает невозможным сбор данных.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в Китае испытали робота для глубоководного бурения.
