Криль-платфома

Создатели движущихся устройств часто черпают идеи в мире живых существ. К примеру, плавающие в воде роботы повторяют движения рыб или дельфинов. Но не только. Есть в море и другие образцы для подражания. Например — мелкий морской криль. Сто миллионов лет эволюции сделали его образцом маневренности при скоростях, доступных маленьким существам его размеров.

Мелкие рачки применяют технику так называемого метахронного плавания, распространенную у водных организмов. Они регулярно и волнообразно двигают своими ногами-лопастями. Скопления криля дают отличный пример организации роя. Виртуозно маневрируя, такие сообщества легко перемещаются на километровые расстояния.

Тайны метахронного плавания решили разгадать исследователи Национального автономного университета Мексики и Университета Брауна под руководством его профессора Моники Мартинез Вилхелмус (Monica Martinez Wilhelmus). Чтобы детально изучить движения рачка, они построили искусственного рачка, роботизированную платформу с приводами к ногам-плавникам, которую назвали плеоботом. Выполнена она из элементов, отпечатанных на 3D-принтере. Плеобот служит и инструментом исследований, и прототипом плавающего подводного робота.

Ученые исследовали разные конфигурации плавников и потоки воды вокруг них. Так удалось выяснить физические параметры плавания, которые невозможно было изучить в живой природе. Эксперименты позволили выбрать оптимальную форму плавников и выявили пути дальнейшего совершенствования конструкции.

Морские биологи знают, что если криль не движется, то он начинает тонуть. Опыт прояснил вопрос о том, как рачок создает подъемную силу и не погружается при движении вперед. Здесь главную роль играет область пониженного давления сзади гребущих ног рачка, которую вода выталкивает вверх вместе с ним. Таков механизм ежедневной массовой вертикальной миграции криля. Эти погружения и всплытия особо интересовали ученых.

Исследование стало первым важным шагом к созданию подводных роботов. Автономные, но связанные между собой устройства смогут изучать океанские просторы, проводить спасательные и, конечно, военные операции. Плеоботы помогут решить фундаментальные проблемы биофизики и экологии. По мнению авторов, такие роботы будут изучать океаны не только на Земле. Они смогут погрузиться в подледные моря на космических телах, подобных спутнику Юпитера Европе.

В будущем ученые планируют изучить плавание креветки. Вся документация проекта выложена в Интернет, чтобы другие исследователи тоже могли познакомиться с метахронным плаванием. Статья о результатах работы опубликована в журнале Scientific Reports.