Хотите, чтобы подводный аппарат быстро прошел несколько километров, а затем замедлился в океане, чтобы нанести на карту узкий коралловый риф? Или ускорился до места разлива нефти, а потом сбавил обороты, чтобы произвести тщательные измерения? Ученые из Школы инженерии и прикладных наук Университета Вирджинии раскрыли секрет высокоэффективного плавания с разной скоростью. Они создали рыбу-робота с меняющимся уровнем жесткости хвоста.

Подводные аппараты обычно рассчитаны на одну крейсерскую скорость и зачастую неэффективны на других скоростях. Между тем рыбы благодаря своему хвосту плавают одинаково хорошо, независимо от того, быстро или медленно они движутся. Дэн Куинн и его коллега Цян Чун создали модель, основанную на робототехнике, гидро- и биомеханике, которая позволяет выполнять такие виды многоскоростных миссий. Их работа недавно была опубликована в журнале Science Robotics.

Свою модель в области мягкой робототехники, которая может повлиять на конструкцию подводных дронов, они продемонстрировали на роборыбе.

«Неизменяемая жесткость хвоста — все равно что поездка по Сан-Франциско на велосипеде с фиксированной передачей. Вы бы вымотались уже через несколько кварталов», — пояснил Дэн Куинн.

У роборыбы уровень жесткости хвоста регулируется в режиме реального времени в зависимости от ситуации. Для этого ученые вывели специальную формулу.

«Удивительно, простое решение пришло из математики: жесткость должна увеличиваться пропорционально квадрату скорости плавания», — сказал Куинн. — Чтобы проверить нашу теорию, мы создали робота, похожего на рыбу, который использует программируемое искусственное сухожилие для настройки жесткости собственного хвоста во время плавания. Наш робот может передвигаться в толще воды в более широком диапазоне скоростей, используя лишь половину энергии в сравнении с таким же роботом с хвостом фиксированной жесткости».

Моделью для первого гибкого робота послужил тунец. Теперь команда думает о разработке роботов, подобных другим водным обитателям — от дельфинов до головастиков. Также ученые создают робота, который имитирует волнообразные движения скатов.

«Не думаю, что в ближайшее время у нас закончатся проекты. Каждый житель подводного мира дает нам новые идеи о том, как усовершенствовать плавательных роботов. А в море много рыбы», — пошутил Куинн.