Revolucionando a exploração subaquática: o Pleobot da Brown University revela os segredos do oceano

Imagine uma rede sofisticada de robôs interconectados e autodirigidos. Eles operam em uníssono, porquê um intrincado balé aquático, navegando pelas profundezas escuras do oceano, realizando pesquisas científicas detalhadas e missões de procura e resgate de cimo risco. Esta visão futurística está cada vez mais próxima da verdade, graças aos investigadores da Brown University, que são pioneiros no desenvolvimento de um novo tipo de robôs de navegação subaquática. Uma dessas plataformas robóticas, chamada Pleobot, é a estrela do seu estudo recentemente publicado em Relatórios Científicos.

O Krill, esses minúsculos crustáceos que servem porquê secção crucial dos ecossistemas marinhos, são nadadores extraordinários com capacidades excepcionais em manobrabilidade, aceleração e viragem. As suas notáveis ​​capacidades atléticas inspiraram os investigadores da Universidade Brown a desenvolver o Pleobot – uma plataforma robótica composta por três secções articuladas que imitam o estilo de natação metacrónico característico do krill.

“O Pleobot permite-nos uma solução e um controlo incomparáveis ​​para investigar todos os aspectos da natação semelhante à do krill que o ajudam a destacar-se nas manobras por baixo de chuva”, diz Sara Oliveira Santos, Ph.D. candidato na Brown's School of Engineering e principal responsável do estudo.

A equipa de investigação pretende usar o Pleobot porquê uma utensílio abrangente para compreender a natação semelhante à do krill e aproveitar o potencial de 100 milhões de anos de evolução para projetar robôs melhores para a navegação oceânica.

Mecânica do Pleobot: emulando as maravilhas da natação com Krill

O projeto Pleobot é uma colaboração internacional entre a Brown University e a Universidad Vernáculo Autónoma de México. Juntos, eles estão decodificando os mistérios de porquê o krill, publicado porquê nadador metacronal, navega em ambientes marinhos complexos e realiza migrações verticais colossais de mais de 1.000 metros, duas vezes ao dia – o equivalente a empilhar três Empire State Buildings.

“Temos instantâneos dos mecanismos que utilizam para nadar de forma eficiente, mas não temos dados abrangentes”, explica Nils Tack, associado de pós-doutoramento no laboratório Wilhelmus da Universidade Brown.

A equipe construiu e programou o Pleobot para emular com precisão os movimentos das pernas do krill e mudar a forma dos apêndices, proporcionando uma compreensão novidade e mais aprofundada das interações fluido-estrutura no nível dos apêndices.

Pioneirismo no horizonte dos veículos subaquáticos autônomos

De convenção com os investigadores, a técnica de natação metacronal permite ao krill manobrar notavelmente muito, exibindo um desdobramento sequencial das suas pernas nadadoras num movimento semelhante a uma vaga. Essa propriedade é um pouco que eles acreditam que poderia ser incorporada em futuros sistemas de enxame implantáveis. Monica Martinez Wilhelmus, professora assistente de engenharia na Brown University, afirma: “Ser capaz de compreender as interações fluido-estrutura no nível do apêndice nos permitirá tomar decisões informadas sobre projetos futuros.

Estes futuros enxames robóticos poderão mapear os oceanos da Terreno, participar em extensas missões de procura e recuperação, ou mesmo explorar os oceanos de luas do nosso sistema solar, porquê Europa. Wilhelmus acrescenta: “As agregações de Krill são um supimpa exemplo de enxames na natureza… Levante estudo é o ponto de partida do nosso objectivo de investigação a longo prazo de desenvolver a próxima geração de veículos autónomos de detecção subaquática.”

O significado do design do Pleobot

A construção do Pleobot envolve uma equipe multidisciplinar especializada em mecânica dos fluidos, biologia e mecatrônica. Seus componentes consistem principalmente em peças imprimíveis em 3D e o design é de código lhano. Os pesquisadores replicaram o movimento de início e fechamento das nadadeiras biramosas do krill, que se acredita ser a primeira vez em tal plataforma. O padrão é construído em graduação dez vezes maior que a do krill, que geralmente tem o tamanho de um clipe de papel, permitindo reparo e estudo mais precisas.

“No estudo publicado, revelamos a resposta a um dos muitos mecanismos desconhecidos da natação do krill: porquê geram sustentação para não soçobrar enquanto nadam para a frente”, afirma Oliveira Santos. “Conseguimos deslindar esse mecanismo usando o robô”, acrescenta Yunxing Su, pós-doutorado associado no laboratório. Eles descobriram que uma região de baixa pressão na secção traseira das pernas nadadoras contribui para o aumento da força de sustentação durante o golpe de força das pernas em movimento, uma invenção crucial para compreender e replicar a natação eficiente do krill.

O trabalho pioneiro da equipe da Brown University com o Pleobot marca um salto significativo na procura pelo desenvolvimento da próxima geração de veículos autônomos de detecção subaquática. As possibilidades parecem tão vastas quanto os oceanos que estes robôs pretendem explorar.