211service.com
En hybrid undervattensrobot
En ny typ av undervattensrobot kan vara bättre på att spåra marina organismer och mäta havets fysiska och kemiska egenskaper än tidigare robotkonstruktioner. Fordonet, kallat Tethys och utvecklat av Monterey Bay Aquarium Research Institute ( BRA ) i Kalifornien, kompenserar för bristerna hos nuvarande robotar genom att slå samman deras bästa egenskaper till en enhet.
Helt våt: Tethys är ett nytt autonomt undervattensfordon utvecklat av Monterey Bay Aquarium Research Institute i Kalifornien. Den testas i Monterey Bay (överst), och i en tank på institutet (nederst).
I decennier har forskare använt undervattensfarkoster för att studera havets biologiska processer och fysiska egenskaper. Men sådant arbete har varit begränsat eftersom det bara fanns två typer av undervattensrobotar: glidflygplan och propellerdrivna fordon. Ett segelflygplan driver mycket långsamt genom havet och använder ett flytsystem för framdrivning. Dess låga hastighet gör den känslig för tidvatten och strömmar, vilket kan slå den ur kurs. Den har också en liten nyttolastkapacitet, men hög uthållighet, så den kan ligga kvar till sjöss i månader åt gången. Däremot kan propellerdrivna fordon zooma genom havet som torpeder. De kan vara upp till 10 gånger så stora som segelflygplan, men de kan bara stanna till havs i cirka 24 timmar.
Tethys kombinerar hastigheten hos propellerdrivna system med glidflygarnas räckvidd och varaktighet för att skapa en ny typ av robot. Den använder en ny propeller- och karossdesign för att färdas ungefär fyra gånger så snabbt som ett segelflygplan, men något långsammare än marschhastigheten för motordrivna fordon. Tethys har också ett effektivt energihanteringssystem, så det kan tillbringa många veckor till månader i havet samtidigt som det bär en stor nyttolast av sofistikerad instrumentering.
För att förstå de biologiska processerna i havet, som förändras väldigt snabbt, behöver man ett flexibelt system, säger man James Bellingham , chefsteknolog vid MBARI och projektledare för Tethys. Ibland ligger ett intressant område långt till havs, så man behöver ett fordon som snabbt kan ta sig dit och sedan stanna kvar och sakta följa organismer under en längre tid, säger han.
Den nya undervattensroboten fyller ett tomrum på den kommersiella marknaden och inom oceanografisk forskning, säger David Kelly, VD för Bluefin Robotics , ett företag baserat i Cambridge, Massachusetts, som designar och utvecklar autonoma undervattensfordon. Andra har experimenterat med hybrider – inklusive företaget iRobot – men Tethys är det första fullt utvecklade fordonet. Kelly säger att hans företag skulle vara intresserade av att använda tekniken.
Tethys är cirka två meter lång och väger 110 kilo. MBARI-forskare designade fordonets rörliknande form för att minimera motståndet och optimera framdrivningen. Designen tillåter också forskarna att förlänga eller förkorta kroppen för att rymma en rad olika nyttolaststorlekar. Forskarna ökade robotens prestanda jämfört med tidigare konstruktioner genom att bygga en propeller som arbetar i två hastigheter: en meter per sekund och en halv meter per sekund. För att få Tethys att förbruka lite ström, specialbyggde MBARI-forskarna det mesta av elektroniken ombord. De byggde också ett system för att övervaka instrumenteringen och slå på och stänga av enheter varje bråkdel av en sekund som de inte används.
Att använda Tethys är som att sätta ett laboratorium i havet, säger Bellingham. Under sina autonoma resor genom vattnet dyker den ibland upp för att skicka data tillbaka till forskarna via satellit. MBARI-forskare har testat roboten i Kaliforniens Monterey Bay, spåra algblomningar och växtplankton och mäta de fysiska och kemiska egenskaperna hos det omgivande vattnet. Så småningom skulle systemet kunna göra mycket mer, säger Eric D'Asaro , professor i oceanografi vid University of Washington. Det här kan vara det första fordonet att ta provmaterial i vattnet och föra dem tillbaka till labbet, säger han.