۵ سپتامبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: آتاروا گوساوی
محققان دانشگاه آیووا با الهام از اختاپوس، روش جدیدی برای کارآمدتر و مانورپذیرتر کردن وسایل نقلیه زیر آب ایجاد کرده‌اند.
در یک مطالعه اخیر، این تیم بال‌های یک هیدروفویل کوچک زیر آب را با مجموعه‌ای از سیم‌های حلقه‌ای اصلاح کردند. هنگامی که فعال می‌شوند، این مناره‌ها در آب جاری باز می‌شوند و نیروی پسا را کاهش و نیروی بالابر را افزایش می‌دهند.
نتیجه، وسیله‌ای است که حتی در شرایط چالش‌برانگیز زیر آب، روان‌تر حرکت می‌کند و انرژی کمتری مصرف می‌کند. چرا اهمیت دارد.این فناوری به ویژه از آن جهت اهمیت دارد که وسایل نقلیه زیرآبی به طور فزاینده‌ای در صنایع انرژی فراساحلی، اکتشاف اقیانوس و نظارت بر محیط زیست مورد استفاده قرار می‌گیرند.
طرح‌های فعلی اغلب با مشکل نیروی کشش، مصرف انرژی بالا و حرکت محدود در فضاهای تنگ دست و پنجه نرم می‌کنند. محققان با یادگیری از انعطاف‌پذیرترین شناگر طبیعت، اختاپوس، امیدوارند بر این چالش‌ها غلبه کرده و ماشین‌های زیرآبی را توانمندتر، سازگارتر و پایدارتر بسازند.
ربیو مامان، دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک، گفت: «این مطالعه می‌تواند به کارآمدتر کردن وسایل نقلیه زیرآبی بدون سرنشین با استفاده از عضلات مصنوعی کم‌هزینه که از حرکت عضلات پاپیلای اختاپوس الهام گرفته شده‌اند، کمک کند. این می‌تواند به صرفه‌جویی در انرژی و بهبود قابلیت حمل و مانور وسایل نقلیه دریایی کمک کند.»
این تحقیق از آزمایشگاه کاترینا لاموتا، دانشیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه آیووا، انجام شده است. تیم او روی یافتن راه‌هایی برای تقلید از پوست، عضلات و بافت‌های اختاپوس کار کرده است.
الهام‌بخش این طراحی، پاپیلاها هستند، گروهی از ماهیچه‌های کوچک که اختاپوس‌ها برای تغییر حرکت خود هنگام تغییر جریان آب از آنها استفاده می‌کنند. تیم لاموتا این توانایی را با «ماهیچه‌های مصنوعی مارپیچی پیچ‌خورده» ایجاد کرد – کویل‌های مصنوعی که می‌توانند به دلخواه از هم جدا شوند.
هیدروفویل آزمایش‌شده در این مطالعه، دو ردیف از این کویل‌ها را حمل می‌کرد که هر کدام توسط موتورهای الکتریکی کوچکی به نام محرک‌ها تغذیه می‌شدند. هنگامی که در آب جاری با سرعت‌های مختلف آزمایش شد، هیدروفویل اصلاح‌شده تا 30٪ نیروی بالابر بیشتری تولید کرد و نیروی پسا را تا 10٪ کاهش داد.
این امر به این وسیله اجازه داد تا حتی در صورت کج شدن شدید در خلاف جهت جریان، کنترل و پایداری خود را حفظ کند.
محققان می‌گویند این اولین نمایش از یک دستگاه کنترل جریان زیر آب است که توسط ماهیچه‌های مصنوعی پیچ‌خورده تغذیه می‌شود. این نشان دهنده جهت‌گیری جدیدی در رباتیک زیر آب است، جایی که الهام بیولوژیکی می‌تواند به ماشین‌های چابک‌تر و با انرژی کارآمدتر منجر شود.
پهپادهای زیرآبی روزی می‌توانند از زائده‌های مشابه برای جا شدن در فضاهای تنگ، کاوش اکوسیستم‌های شکننده بدون آسیب، یا انجام تعمیرات در مناطق صعب‌العبور استفاده کنند.
دفتر تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده، این پروژه را تأمین مالی کرده است که از تحقیقاتی که می‌تواند فناوری دریایی را پیش ببرد، پشتیبانی می‌کند.با این اثبات مفهوم، تیم نشان داده است که چگونه درس‌هایی از اختاپوس می‌تواند به شکل‌دهی آینده اکتشافات زیرآبی کمک کند.
این تحقیق در مجله Robotics Reports منتشر شده است.
