siyah hayalet bulunan bıçak balığı Amazon Havza, kendisini diğerlerinden ayıran benzersiz bir şekilde hareket ediyor suda yaşayan hayat; vücudunu bükmeden ileri geri süzülüyor ve hatta olduğu yerde yürüyor. Bunun yerine, bu eşsiz balık, bu işlemleri gerçekleştirmek için vücudunun altında bulunan uzun, şerit benzeri bir yüzgeç kullanır. manevralar.
Şimdi, araştıran araştırmacılar mekanik bu hareketin arkasında, bunun şekillenmeye yardımcı olabileceğini söylüyor gelecek nesil su altında robotlar. Araştırmacılar Kuzeybatı Politeknik Üniversitesi Çin’deki Okyanus Enstitüsü 18 canlı örnek üzerinde çalıştı. Apteronotus albifronları, daha çok siyah hayalet bıçak balığı olarak bilinir ve yüksek hızlı kameralarla neredeyse 2.000 anlık hareketi kaydeder.
Sonuçlarıdergide yayınlandı Okyanusnasıl yapıldığına dair ayrıntılı bir bakış sağlayın. balıkuzun anal yüzgeci oluşur itme ve neden bu yöntemin geleneksel pervanelerden daha iyi performans gösterdiğini öğrenin.
Vücut Hareketi Değil, Dalga Kontrolü
Balıkların çoğu vücutlarını bükerek yüzerken, bıçaklı balıklar farklı bir yaklaşım benimsiyor. Bıçak balığı, anal yüzgeci boyunca dalgalar oluşturarak vücudunu hareket ettirmeden hareket edebilir. Bu, sürtünmeyi azaltır ve balığın, zayıf elektrik alanları aracılığıyla çevresini algılamaya odaklanmasını sağlar. Geleneksel yüzme hareketleri bu hassas navigasyon sistemini etkileyebilir.
Bıçak balığının yüzgeci, yarattığı dalgaların yönünü kontrol edebildiği için bu tür hareketlerde etkilidir. Balık aynı anda ileri, geri ve hatta her iki yöne dalga gönderebilir. İki dalga buluştuğunda, birbirini iptal eden bir düğüm oluştururlar ve balığa vücudunu hareket ettirmeden havada asılı kalma veya yerinde dönme yeteneği verir.
Çalışmanın ortak yazarı Yi-Wei Fan, “Çarpıcı olan şey, balığın yüzerken sert bir vücut duruşunu koruyabilmesidir, bu da sürtünmeyi azaltır ve robotik sistemler inşa etmenin mühendislik zorluğunu basitleştirir” dedi.
Gaz Kelebeği Olarak Frekans
Ekip, dalga frekansı, hız, dalga boyu veya genlik gibi faktörlerin yüzgecin hareketini kontrol etmeye katkıda bulunup bulunmadığını belirlemek için uzay-zamansal Fourier dönüşümü analizi olarak bilinen özel bir süreç kullandı. Balığın ne kadar hızlı yüzeceğini belirleyen temel faktörün dalga frekansı olduğunu keşfettiler.
Çalışmanın yazarlarından Dong-Yang Chen, “Dalga frekansı, hızın en güvenilir göstergesi olarak ortaya çıkarken, genlik ve dalga sayısı farklı yüzme koşullarında nispeten sabit kaldı” dedi. “Bu, balığın, tıpkı bir müzisyenin tempoyu ayarlaması gibi, frekansa ince ayar yaparak hareketini değiştirdiğini gösteriyor.”
Araştırmacılar, dalganın yüzgeç boyunca genliğinin aynı olmadığını fark ettiler. Ortası daha geniş, uçları daha dar olup bir kemer oluşturur. Mevcut robotik prototiplerin çoğunun kullanımı boyutları aynı kalan tasarımlar, bu da neden siyah hayalet bıçak balığıyla aynı düzeyde kontrol göstermediklerini açıklayabilir.
Başyazar Ze-Jun Liang, “Bugüne kadar biyo-ilham verici dalgalı kanatçık tasarımlarının çoğu, idealleştirilmiş dikdörtgen kanatçıklara ve sabit genlikli dalgalanmalara dayanıyordu” dedi. “Bulgularımız, gerçek biyolojik sistemlerin çok daha karmaşık olduğunu gösteriyor. Belirlediğimiz morfolojik ve kinematik sinerjileri birleştirerek robotik tahrik verimliliğinin ve manevra kabiliyetinin önemli ölçüde artırılabileceğine inanıyoruz.”
Bir Mühendis Olarak Doğa
Bu araştırma, mühendislerin doğadaki evrim yoluyla zaman içinde optimize edilen biyolojik sistemleri inceleyerek tasarımları iyileştirmeye çalıştıkları biyomimikrinin daha geniş alanına katkıda bulunuyor. Bu uygulamanın uygulamadaki örnekleri, Velcro’ya ilham veren frezlerin kancalı yapılarından rüzgar türbini verimliliğini artıran kambur balinaların dokulu derisine kadar uzanır.
Su robotlarında vatoz ve kalamar gibi hayvanlar şimdiden yeni tasarımlara ilham kaynağı oldu. Siyah hayalet bıçak balığı, tek bir yüzgeçle itme, denge, havada asılı kalma ve yönlendirme özelliklerini kullanmasıyla öne çıkıyor. Bu, mühendislerin hâlâ aşmaya çalıştığı bir sorunun çözülmesine yardımcı olabilir.
İlgili yazar Peng Xu, “Geleneksel pervane tabanlı sistemler, karmaşık ortamlarda düşük hızda manevra kabiliyeti ve stabilite ile mücadele ediyor” dedi. “Buna karşılık, bıçak balığı, vücudunu bükmeden itme kuvveti üretmek için hareketli dalgalar üreten esnek, uzun bir yapı olan anal yüzgecinin dalgalanmalarını kullanarak hassas kontrol sağlıyor.”
Gelecek Nesil İçin Bir Taslak
Ekip artık verilerini gerçek su ortamlarında kontrol algoritmaları geliştirmek ve prototipleri test etmek için kullanmayı hedefliyor. Amaçları siyah hayalet bıçak balığının verimliliğine uygun bir su altı aracı yaratmaktır.
Xu, “Nihai hedefimiz bıçak balığıyla aynı verimlilik ve çeviklikle çalışabilen su altı araçları yaratmaktır” dedi. “Bu, geleneksel pervanelerin yetersiz kaldığı karmaşık su altı ortamlarında inceleme, keşif ve arama-kurtarma görevleri için yeni olanaklar yaratacaktır.”
Austin Burgess, satış, pazarlama ve veri analitiği konularında geçmişi olan bir yazar ve araştırmacıdır. MBA derecesine, İşletme alanında Lisans Diplomasına ve veri analitiği sertifikasına sahiptir. Çalışmaları, ortaya çıkan biyoloji, bilişsel sinir bilimi ve arkeolojik keşiflere vurgu yaparak bilimsel gelişmeleri kırmaya odaklanıyor.
Source link
