A tonhal farokúszójának mozgását utánzó hajtóművet fejlesztettek víz alatti drónokhoz a Kaliforniai Műszaki Egyetem kutatói. A természet ihlette megoldás növelheti az eszközök sebességét és manőverezőképességét, így hatékonyabbá teheti a mélytengeri kutatásokat.

A robotikai mérnökök szerint a víz alatti drónokban jelentős gyakorlati lehetőségek rejlenek: a jövőben egyre gyakrabban alkalmazhatják őket tudományos célokra, katonai műveletekben, valamint ipari infrastruktúrák karbantartására. Ehhez azonban nagy távolságokat kell megtenniük úgy, hogy közben képesek maradjanak a pontos manőverezésre és az egy helyben maradásra.

Ilyen követelményeknek kell megfelelniük például a víz alatti olajvezetékeket ellenőrző drónoknak. Ezeknek el kell jutniuk a távoli létesítményekhez, majd pontosan pozicionálva, ügyesen manőverezve kell részt venniük a javítási munkákban. A jelenlegi víz alatti eszközök képességei ugyanakkor még jelentősen elmaradnak a repülő drónokétól, noha megépítésük és üzemeltetésük olcsóbb.

A robotuszony prototípusának kialakításakor a kutatók a halak biológiai sajátosságait és a már létező műszaki megoldásokat egyaránt figyelembe vették. A hibrid hajtómű a tonhalfélék farokúszójának háromdimenziós mozgását utánozza. A halaknál ez a szerv nemcsak a meghajtást biztosítja, hanem stabilizátorként és kormányként is működik, ezzel segítve az iránytartást és a fordulékonyságot.

A jármű hátsó részére szerelhető, háromtengelyes uszonyt egy gömbcsuklós manipulátor mozgatja. A szerkezet nyolcas alakú vagy elliptikus pályán jár, így utánozza a halak seprő és forgó úszócsapásait, amelyek a sebességet és a fordulékonyságot is befolyásolják.

A kísérleti adatok szerint a háromdimenziós mozgás 49 százalékkal javította a manőverezőképességet a kétdimenziós, kizárólag egyenes irányú csapkodó mozgáshoz képest. A mechanizmus ráadásul többféle uszonygeometria és merevség mellett is hatékonyan működött.

Az új prototípus a jelenlegi eszközöktől eltérően hosszú távú küldetésekre is alkalmas lehet, miközben egy helyben maradni és ott manőverezni is képes. A víz alatti drónokat eddig jellemzően e két feladat egyikére tervezték. Az új szerkezet sem egyszerre teljesíti őket, hanem egymást követően.

A kutatók következő lépésként áramvonalasabbá és halkabbá szeretnék tenni az uszonyt, majd tesztelni fogják a továbbfejlesztett változatot. A sima, gyors és csendes mozgás révén az ezzel felszerelt drónok hatékonyabban vizsgálhatják a mély vizeket.

A fejlesztésről szóló tanulmány a Scientific Reports folyóiratban jelent meg.