science >> Wetenschap >  >> Natuur

Kunnen robotvissen vervuiling vinden?

Dit glanzende juweel van een robot maakt gebruik van de vloeiende bewegingen van een echte karper om door het water te navigeren. Zie meer groene wetenschapsfoto's. Adrian Dennis/AFP/Getty Images

Een oude visser en zijn vrouw wonen aan de oevers van een vervuilde zee. Elke ochtend, de visser met grijze baard rijdt op de golven en werpt zijn net uit, steeds kleiner wordende hoeveelheden vis binnenhalen. Op een dag vangt hij iets werkelijk schitterends:een grote vis van glanzend goud, gespikkeld met schubben van saffier. Wat zou dit kunnen betekenen?

Het klinkt misschien een beetje als Alexander Pushkin's "The Tale of the Fisherman and the Fish, " maar deze fictieve ontmoeting kan binnenkort een mogelijkheid zijn. Alleen in plaats van wensen aan te bieden in ruil voor zijn vrijlating, deze gouden vis zal de bronnen van oceaanvervuiling opsporen.

Ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van Essex in het Verenigd Koninkrijk, een aantal van deze $30, 000 robotvissen doken in 2012 in de wateren van de haven van Gijon in Noord-Spanje. de bots begonnen tekenen van vervuiling op te sporen en te analyseren als onderdeel van het meerjarige SHOAL-onderzoeksproject dat werd gefinancierd door de Europese Commissie en gecoördineerd door het ingenieursbureau BMT Group Ltd.

Voorbeelden van deze vistechnologie hebben de wateren van het London Aquarium al getest, waar ze met succes vrij van menselijke controle zwommen. In aanvulling, ze trokken niet de aandacht van hun vlees-en-bloed roofzuchtige tankmaten.

Als de $30, 000 robotvissen bestaat volledig uit mechanische en elektronische onderdelen, het zou duidelijk niet het meest bevredigende haaiendiner opleveren - en de oude vrouw in het verhaal van Poesjkin zou er ook niet veel mee kunnen doen in een stoofpot. De echte winst voor zowel mensen als vissen is het potentieel van de robot om realtime inzicht te krijgen in oceaanvervuiling.

Dus waarom al het werk om het op een dier te laten lijken? Hoe rapporteren de visbots aan de onderzoekers, en waarom zijn haaien niet geïnteresseerd in een hapje?

Zwem naar de volgende pagina om erachter te komen.

Vervuilende bots op weg naar Spanje

De 1,5 meter lange robotvis van de University of Essex kan reizen met snelheden van 3,62 kilometer per uur. Afbeelding met dank aan Jindong Liu, Universiteit van Essex

De robotvissen van BMT Group hebben veel aandacht gekregen vanwege hun milieumissie, maar je kunt er echt niet omheen dat ze er zo uitzien en zwemmen als echte vissen. Laat u niet misleiden:dit is niet alleen window dressing voor de media. Hun ontwerp hangt af van biomimetische principes.

Biomimicry speelt een rol in veel geavanceerde technische projecten, maar het hangt af van een vrij eenvoudige stelling:waarom zou je jaren van laboratoriumtijd verspillen aan het proberen een ontwerpobstakel te overwinnen als de natuur het al uit het park heeft geslagen? Werkelijk, welk menselijk team van ontwikkelaars kan wedijveren met miljoenen jaren evolutie? Als je wilt vliegen, kijk naar de vogels. Als u een vloeistof wilt oververhitten of muren wilt beklimmen, bestuderen hoe organismen deze doelen bereiken. Zowaar, als u een energiezuinige, autonome aquatische robot, zoek niet verder dan de bewoners van de oceaan. (Lees hoe biomimicry werkt voor meer informatie.)

Efficiëntie was de sleutel tot de ontwikkelaars, omdat elke robot niet alleen zelfstandig door een onderwateromgeving moest navigeren, maar ook urenlang op batterijduur werken. Hoewel vastgebonden op afstand bediende voertuigen (ROV's) van onschatbare waarde zijn gebleken voor onderwaterexploratie, hun onhandige ontwerpen zijn verre van efficiënt, vaak afhankelijk van oppervlaktegeneratoren en navelstrengen. Gelukkig voor het team van ontwerpers van de Universiteit van Essex, energie-efficiëntie is een van de specialiteiten van de natuur.

Door dezelfde bewegingsmechanica te gebruiken als zijn organische tegenhanger, de robotvis kan acht uur aan gebruik uit zijn batterijduur persen. Wanneer de niveaus beginnen te dalen, de bot keert terug naar een centrale oplaadhub om uit te rusten voor de volgende grote dag van vervuilingsjacht.

Elke robotvis speurt naar problemen met een reeks kleine chemische sensoren die opgeloste verontreinigingen kunnen detecteren, evenals die gepoold op het wateroppervlak. Terwijl ze deze ontdekkingen doen, de robots sturen alle data continu terug naar de centrale hub met ultrasone wifi-zenders en -ontvangers. Met deze gadgets kunnen de vissen ook met elkaar in contact blijven. Dit alles leidt tot een groeiende, realtime weergave van de watervervuiling in een gebied, compleet met chemische analyse en aanwijzingen waar het vandaan kan komen.

Voor de inzet, wetenschappers wilden ervoor zorgen dat de robotvissen geen geluid produceren dat de natuurlijke omgeving zou kunnen verstoren. Ze vermoedden al dat haaien de botvissen zouden mijden vanwege hun elektromagnetische velden. Als de waterspionnen een succes zijn in Gijon, dan hopen wetenschappers hun activiteiten over de hele wereld uit te breiden.

Natuurlijk, deze vissen zijn niet de enige robots in de zee. Op de volgende pagina, we zullen kijken naar enkele andere soorten vervuilingssnuivende onderwaterautomaten.

Een duik in de robotachtige oceaan

Een robotvis zwemt in een tank in het Mitsubishi Minatomirai Industrial Museum op 30 juli, 2002, in Yokohama, Japan. Junko Kimura/Getty Images Nieuws/Getty Images

De wetenschappers van de Universiteit van Essex zijn niet de enige mensen die geïnteresseerd zijn in het maken van biomimetische, mechanisch zeeleven. Zoals het blijkt, ze zijn niet eens de enigen die dergelijke robots willen ontketenen op het probleem van de watervervuiling in de wereld. In deze sectie, we zullen een paar van de andere interessante robotvissen bekijken die er zijn en kijken naar wat ze de planeet te bieden hebben.

Robovissen: Kristi Morgansen, onderzoeker van de Universiteit van Washington, ontwikkelde drie biomimetische zwemrobots en hoewel ze niet zo gestroomlijnd zijn als die van het SHOAL-project, ze beschikken over vergelijkbare technologie. Ze communiceren via onderwatergeluidsgolven, autonoom handelen en een reeks sensoren gebruiken om hun omgeving te bewaken. Terwijl de robovissen elke 20 minuten naar de oppervlakte moeten om hun verzamelde informatie via de satelliet te uploaden, de machines, naar verluidt, zou tot zes maanden per keer kunnen werken op een enkele batterijlading [bron:Bland]. Morgansen besprak de inzet van de vis in de Puget Sound in Washington om walvissen te volgen en vervuiling te meten.

De robot inktvis: Onderzoekers van de Japanse universiteit van Osaka hebben een robotinktvis gebouwd. Zoals de naam impliceert, dit mechanische prototype maakt gebruik van golvende rubberen panelen aan elke kant van het chassis om door het water te manoeuvreren. Plus, zijn platte lichaam zal het mogelijk maken om enkele van de smallere hoeken en gaten van de oceaan binnen te gaan. Hoewel de bot nog niet ver genoeg is om er specifieke rollen aan toe te kennen, ontwerpers hopen het te gebruiken om de onderwateromstandigheden te volgen en bronnen te verkennen.

Roboctopus: Onderzoekers uit Griekenland, Italië, Israël, Zwitserland, Turkije en het Verenigd Koninkrijk zijn van plan een robot te bouwen met een zachte aanraking -- de zachte streling van mechanische tentakels, Om precies te zijn. Elk van de tentakels van de Roboctopus zal vier koorden bevatten, elk met elektroactieve polymeren die samentrekken wanneer ze worden geraakt door een elektrisch veld, waardoor de tentakel op deze of die manier buigt. De robot zou deze ledematen kunnen gebruiken om over delicate oceaanbodemomgevingen te lopen zonder de omgeving te verstoren of te beschadigen. Deze functies kunnen wetenschappers in staat stellen om de effecten van vervuiling op koraalrifomgevingen beter te bestuderen.

Dit zijn niet de enige biomimetische robotontwerpen op basis van zeeleven. Andere wetenschappers en onderzoeksteams hebben gekeken naar haaien, zeeschildpadden, prikken en diverse vissoorten ter inspiratie. Als al het snuiven van vervuiling ons niet helpt om ons milieu te beschermen, dan kunnen we in ieder geval uitkijken naar een dag waarop gemechaniseerde dingen door een verder levenloze zee kronkelen en weven.

Bekijk de links op de volgende pagina voor nog meer informatie over robotica en het milieu.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Wat zijn eco-plastics?
  • Hoe waterloze toiletten werken
  • Hoe Ocean Power werkt
  • Hoe zonnevliegtuigen werken

bronnen

  • flauw, Erik. "'Pratende' Robofish om te zwemmen in Puget Sound." Ontdekkingsnieuws. 17 juni 2008. (8 juli, 2009) http://dsc.discovery.com/news/2008/06/17/robot-fish-robofish.html
  • Dell'Amore, Christine. "Robotvissen om oceaanvervuiling te detecteren." National Geographic-nieuws. 20 maart, 2009. (8 juli, 2009) http://news.nationalgeographic.com/news/2009/03/090320-robot-fish-video.html
  • Liu, Jindong. "Welkom! Essex Robotic Fish." Universiteit van Essex. 8 juli 2006.http://cswww.essex.ac.uk/staff/hhu/jliua/index.htm
  • merken, Paulus. "Robotoctopus zal gaan waar geen enkele onderzeeër is geweest." Nieuwe wetenschapper. 21 maart, 2009. (27 mei, 2009) http://www.newscientist.com/article/mg20127006.500-robot-octopus-will-go-where-no-sub-has-gone-before.html
  • "Robotvissen:het nieuwste wapen in de strijd tegen watervervuiling." BMT Group Limited. 19 maart 2009. (8 juli, 2009) http://www.bmt.org/News/?/3/0/510
  • "Squid Robot Underwater Inspector heeft unieke voortstuwing." Technovelgy.com. 11 november 2006. (8 juli, 2009) http://www.technovelgy.com/ct/Science-Fiction-News.asp?NewsNum=815
  • "Brits team bouwt robotvissen om vervuiling op te sporen." Reuters. 20 maart, 2009. (8 juli, 2009) http://www.reuters.com/article/technologyNews/idUSTRE52J1RY20090320

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Zes soorten neuroglia
  2. Waarom liegen we?
  3. Wat doet ethanol in een DNA-extractie?
  4. Wat zijn twee kenmerken van mRNA in eukaryoten?
  5. Bepaling van allelfrequenties
  6. Wat is Ceramide?
  7. Voorbeelden van sensorische adaptatie
  8. Drie soorten vezelig bindweefsel
  9. Hoe transhumanisme werkt

Wetenschap