Исследователи из Наньянского технологического университета разработали устройство, по своим функциям воспроизводящее боковую линию слепой пещерной рыбки.
Используя комбинацию давления воды и компьютерную визуализацию, новый датчик предоставляет пользователю трехмерную модель рядом расположенных объектов и окружающего ландшафта. Данный прибор может найти множество применений. В перспективе он станет заменой дорогостоящим «глазам и ушам» автономных подводных аппаратов, подводных лодок и судов, которые для получения информации об окружающей среде полагаются на видеокамеры и сонары.
Новые маломощные датчики не похожи на камеры, которые не видят в полной темноте или мутной воде, либо сонары, звук которых представляет опасность для некоторых морских животных. На сегодня эти крохотные устройства (каждый датчик 1,8 х 1,8 мм) испытываются на подводных аппаратах, созданных исследователями центра по исследованиям и технологиям Сингапур-MIT Альянс (SMART), спонсируемого Фондом Национальных исследований. Центр разрабатывает новое поколение подводных роботов, похожих на электрические скаты и автономные надводные суда. Датчики созданы с использованием микроэлектромеханической технологии (MEMS), делающей робота проворнее и продлевая его операционное время за счет возрастания емкости аккумуляторов.
Адъюнкт-профессор Мяо Цзяньминь (Miao Jianmin) из школы аэро-воздушная и механической инженерии и его команда последние пять лет сотрудничали со SMART для разработки микродатчиков, воспроизводящих ряды чувствительных клеток боковой линии слепой пещерной рыбки.
Мяо Цзяньминь отметил, что боковая линия на теле рыбок позволяет чувствовать окружающие объекты и быстро маневрировать среди них (подробнее).
Согласно исследователю, они воспроизвели этот естественный орган чувств, создав два ряда из пяти микроскопических датчиков внутри гидрогеля, материала, похожего на нейромосты боковой линии. Стоимость получившегося устройства составляет 87$, что намного дешевле сонара за тысячи долларов, воспринимающего отдаленные, но не рядом расположенные объекты.
Современные подводные автономные аппараты имеют проблемы с плохой видимостью в грязной или мутной воде, в частности, в прибрежных водах Сингапура, когда камеры могут видеть на очень небольшом расстоянии. Другие способы получения информации, например, освещение с видеокамерой или акустическая локация, работают, однако они очень дорогостоящие и потребляют много электроэнергии. Новые датчики миниатюрные, дешевые и не нуждаются в громоздких аккумуляторах. Кроме того, сонары громкие, инвазивные и могут навредить животным, использующим звук для навигации.
В Сингапуре автономные подводные роботы будут использоваться в мониторинге качества вод, определении загрязнений. На них предполагается установить датчики химического анализа (определение растворенного кислорода, питательных веществ, металлов, жиров и пестицидов), а также биологические датчики для определения болезнетворных бактерий.
В рамках исследования было предложено две концептуальные модели. Одна из них является пьезоэлектрической, не требующей питания извне и рождающей электроэнергию при прохождении воды через датчик. Другая, маломощная биометрическая, определяющая подводные объекты даже при минимальном водном потоке.
——
media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=0f8c1afa-cf0f-4db2-b447-52cbf21bc0a3