Бионический подход в создании подводных аппаратов примеры исполнения

Бионика– одно из направлений биологии и кибернетики, изучающее особенности строения и жизнедеятельности организмов в целях создания более совершенных технических систем или устройств. Как наука зародилась в начале 1960-х годов, а первая конференция по бионике в СССР прошла в 1962 году. За рубежом это направление называют биомимикрия (biomimetic). В американских публикациях достаточно часто встречается синонимичное понятие reverse engineering (обратная инженерия). Данное комплексное междисциплинарное направление работ сформировалось на базе результатов синергетических исследований. К числу его основных задач относится разработка новых материалов, процессов, технических устройств на основе принципов биологической имитации. Изучение биологических систем на различных уровнях (от организмов млекопитающих до насекомых) представляет особый интерес с точки зрения технической имитации их способностей видеть (в том числе ночью), чутко слышать, различать запахи, ощущать вкус и ориентироваться в сложных условиях, передвигаться в различных средах. Высокая практическая значимость ожидаемых результатов этих исследований позволили США определить в 1995–1996 годы это направление как приоритетное.

Aqua Penguin

Этот робот точно копирует движения настоящих пингвинов передвигаясь под водой. Технология работы "конечностей", основанная на системе гибких тяг и упругих элементах из полимеров, помогает плавать немецким "пингвинам"

AquaPenguin и выглядит, и движется очень реалистично: он шевелит не только крыльями, но и хвостом и даже головой, и потому обладает потрясающей маневренностью под водой. Робот полностью автономен, а для ориентации в пространстве он использует 3D-сонар, помогающий ему избегать стен бассейна и столкновений с "сородичами" — другими "аквапингвинами". При этом в отличие от живого пингвина бионический ещё и умеет плавать задом наперёд.

AquaJelly

Робот-медуза обладает минимальным «интеллектом», решающим, что делать в следующий момент. Благодаря этому, AquaJelly определяют глубину, на которой находятся, с точностью до нескольких миллиметров, во время «голода» могут находить зарядную станцию и подключаться к ней, а также общаться со своими «сородичами», например, передавая им сообщение, что зарядная станция занята.

Aqua Ray

Радиоуправляемый аппарат, созданный специалистами компании FESTO, копирует биомеханику манты - самого крупного ската в мире. Водяной насос и умная автоматика вызывают сокращения «мышц» животного, приводящие его в движение. Применение сложной кинематики и эластичных материалов позволило сделать перемещения плавников аппарата плавными, как у настоящего ската. Аппарат может перемещаться как в активном режиме (махая плавниками), так и уподобляясь гидростатическому планеру - это позволяет экономить энергию. Разработчики полагают, что бионический скат Aqua Ray найдет применение а океанографии, позволив ученым «шпионить» за морскими обитателями.

11. Робототехнические надводные аппараты, задачи, решаемые ими, примеры исполнения, варианты управления.

Решаемые задачи:

-защита прибрежной зоны

- выявления судов противника и подозрительных предметов в море

- работа со взрывными устройствами

- обеспечения безопасности торговых судов

"Протектор"- корабль-робот для патрулирования морских границ

Разработку отличает высокая маневренность, которая существенно превышает возможности морского транспорта, управляемого человеком. Ожидается, что новое роботизированное устройство – первое подобного рода в Израиле – будет использоваться для патрулирования и выявления судов противника и подозрительных предметов в море, таких, как самодельные мины, использованные террористами сектора Газы, и морские мины промышленного образца. "Протектор" полностью автономен, он оснащен широким спектром сенсоров и датчиков, которые позволяют ему обнаруживать, идентифицировать и отслеживать прибрежные и морские объекты. На роботизированном судне установлены панорамные камеры, обеспечивающие обзор на 360%, а также инфракрасные датчики для работы в темное время суток.

Автономный сторожевой корабль ACTUV

Управление перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) начало разрабатывать проект автономного сторожевого корабля, который способен много месяцев бороздить океанские просторы без людей на борту. Проект получил название ACTUV (Anti-submarine warfare Continuous Trail Unmanned Vessel - Военный беспилотный корабль постоянной противолодочной охоты).

Сторожевой предназначен в первую очередь для обнаружения подводных лодок. С этой целью ACTUV будет оснащен мощным локатором. Предполагается, что судно-робот будет долгое время в автономном режиме прочесывать океан, сканируя его глубины. Как только корабль обнаружит субмарину, он «садится ей на хвост» и, передав сигнал на базу, просто ведет подводную лодку. Использование подобных надводных океанских роботов позволит высвободить обычные сторожевые корабли.

На данном этапе разработчики пытаются преодолеть две существенные проблемы. Первая – это как избежать столкновения робота ACTUV с другими кораблями в открытом водном пространстве. Вторая проблема – это развитие способности автономного сторожевого корабля улавливать сигналы субмарин с дизельно-электрическими двигателями. На сегодняшний день подводные лодки такого типа считаются практически бесшумными.