Zusammenfassung:
Forscher der Tandon School of Engineering der New York University haben kürzlich einen bionischen Roboterfisch namens ScaFi auf den Markt gebracht. Seine Form und Bewegung ähneln nicht nur denen eines echten Fisches, es kann auch je nach Bedarf vergrößert oder verkleinert werden, um sich an Wasserumgebungen unterschiedlicher Tiefe und Größe anzupassen.
Die Kernidee dieses Entwurfs besteht darin, die von herkömmlichen Unterwasserrobotern üblicherweise verwendete Propellerantriebsmethode zu vermeiden und stattdessen die „Körperbeugung“ zu nutzen, um sich vorwärts zu bewegen. Das Forschungsteam geht davon aus, dass Propeller zwar bei Unterwassermissionen üblich sind, sich aber leicht in Wasserpflanzen verfangen, Sedimente aufwirbeln und Forschungsobjekte abschrecken können, was der Beobachtung von Korallenriffen, der Wasserqualität und Wassertieren nicht förderlich ist.
Die Struktur von ScaFi ist in zwei Teile unterteilt: Im vorderen Teil sind die Motoren und elektronischen Komponenten konzentriert, und im hinteren Teil handelt es sich um einen flexiblen Schwanz aus Glasfaserstäben und Stoff. Im Inneren des Roboters befindet sich nur ein Motor. Durch Ziehen an zwei Kabeln, die sich nahe dem Ende des Hecks kreuzen, wird das Heck in eine S-Form gebogen, die dann nach links und rechts schwingt und die gesamte Maschine leise vorwärts schiebt.
Noch wichtiger ist, dass dieser Antriebsmechanismus eine gute Skalierbarkeit aufweist. Die Forscher sagten, dass unabhängig davon, ob der Roboter größer oder kleiner gemacht wird, der Motor und der Querkabelmechanismus am vorderen Ende gleich bleiben können. Das Einzige, was wirklich angepasst werden muss, ist der Durchmesser der Heckstange, sodass nicht jedes Mal die gesamte Maschine von Grund auf neu gemacht werden muss.
Um diese Idee zu testen, baute das Team ScaFi in drei verschiedenen Größen mit Längen von 0,6 Metern, 1,1 Metern und 2,9 Metern. Anschließend wurden sie zum Testen in echte Gewässer gebracht: Die kleinste Version schwamm in einem Bach in einer Tiefe von 15 bis 30 Zentimetern, die mittlere Version wurde in einem Bach in der Schweiz getestet und die größte Version fuhr zur Erkundung in den Genfersee.
Testergebnisse zeigen, dass alle drei Roboter problemlos schwimmen können, aber Größenänderungen wirken sich auch auf ihre Leistung aus. Unter ihnen ist die kleine Version flexibler und ihre Schwimmhaltung ähnelt eher der eines echten Fisches; Die große Version hat eine geringere Manövrierfähigkeit und eine geringere Energieeffizienz, erfordert aber zwar mehr Leistung, weist aber auch eine bessere Stabilität im Wasserfluss auf.
Die Forscher wiesen darauf hin, dass diese Schwimmmethode insgesamt nach der Verstärkung immer noch eine sehr gute Leistung aufrechterhalten kann und die drei Roboter auch nach einer Unterbrechung des GPS-Signals weiter schwimmen können. Das Team ist davon überzeugt, dass diese skalierbare Idee in Zukunft nicht nur für Unterwasser-Erkennungsroboter genutzt werden kann, sondern möglicherweise auch auf andere Arten von Robotersystemen ausgeweitet werden kann. Der nächste Schritt besteht darin, sich darauf zu konzentrieren, die gleiche Energieeffizienz in Versionen unterschiedlicher Größe aufrechtzuerhalten.
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