Relação entre razão de atração e Er. A figura mostra a relação entre a taxa de atração e a energia cinética relativa Er do peixe robótico quando ocorre a interação. Pode-se observar que existe uma correlação negativa significativa entre a razão de atração e a energia cinética relativa, o coeficiente de correlação de postos de Spearman é ρ = −0,535 com um valor P de p = 0,000001. Isso sugere que, quando a energia cinética relativa dos peixes robóticos aumenta, a tendência dos peixes que se aproximam ativamente dos peixes robóticos diminui. Crédito: Zhou et al
Nas últimas décadas, os engenheiros criaram uma ampla gama de sistemas robóticos inspirados em animais, incluindo robôs de quatro patas, bem como sistemas inspirados em cobras, insetos, lulas e peixes. Estudos que exploram as interações entre esses robôs e suas contrapartes biológicas, no entanto, ainda são relativamente raros.
Pesquisadores da Universidade de Pequim e da Universidade Agrícola da China recentemente começaram a explorar o que acontece quando peixes vivos são colocados no mesmo ambiente que um peixe robótico. Suas descobertas, publicadas na Bioinspiração e Biomiméticapoderia informar o desenvolvimento de robôs inspirados em peixes e lançar uma nova luz sobre o comportamento de peixes reais.
“Nossa equipe de pesquisa tem se concentrado no desenvolvimento de peixes robóticos automotores por um período considerável de tempo”, disse o Dr. Junzhi Yu, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao Tech Xplore. “Durante nossos experimentos de campo, observamos um fenômeno emocionante onde peixes vivos foram observados seguindo o peixe robótico nadador. Estamos ansiosos para explorar mais os princípios subjacentes por trás desse fenômeno e obter uma compreensão mais profunda desse comportamento de ‘seguir peixes’.”
O principal objetivo do trabalho recente do Dr. Yu e seus colegas foi obter uma nova visão sobre como os peixes interagem com os robôs semelhantes a peixes desenvolvidos por seu laboratório, pois isso poderia beneficiar as comunidades de pesquisa em robótica e biologia. O peixe robótico usado em seus experimentos foi cuidadosamente projetado para replicar a aparência, a forma do corpo e os movimentos dos peixes koi, grandes e coloridos peixes de água doce originários da Ásia Oriental.
Relação entre taxa de atração e Sr. A figura mostra a relação entre a taxa de atração e o número de Strouhal do peixe robótico quando ocorre a interação. Pode-se observar que quando o número de Strouhal Sr é menor que 1,95, há uma correlação negativa entre a razão de atração e o número de Strouhal, com um coeficiente de correlação de postos de Spearman de ρ = −0,266 e um valor P de p = 0,033. Quando o número de Strouhal é maior que 1,95, há um salto na taxa de atração, que salta diretamente para um nível superior de 0,4 a 0,6. Isso sugere que os peixes são mais atraídos por peixes robóticos quando o peixe robótico nada em alta frequência e baixa velocidade (menor amplitude de balanço). Além disso, na mesma frequência, quanto maior o número de Strouhal, menor a velocidade de natação e maior a taxa de atração. Crédito: Zhou et al
“Usando o modelo gerador de padrão central (CPG), desenvolvemos um sistema de controle que gera sinais de ritmo para as oscilações das duas articulações concatenadas do nosso sistema”, explicou o Dr. Yu. “Esses sinais levam a nadadeira caudal flexível a balançar e produzem uma rua de vórtice anti-Karman, que permite que nosso peixe robótico alcance um movimento de nadadeira caudal (BCF) semelhante ao do peixe koi. Esse design permite que nosso peixe robótico se -Nado impulsionado de forma eficiente, tornando-se uma ferramenta ideal para estudar o comportamento dos peixes.”
Em seus experimentos, o Dr. Yu e seus colegas colocaram um ou dois protótipos de seu robô koi no mesmo tanque com um ou mais peixes vivos. Eles então observaram como os peixes se comportavam na presença desse robô e avaliaram se seu comportamento variava com base em quantos outros peixes vivos estavam presentes no tanque com eles.
“A conquista mais notável do nosso estudo é a análise de experimentos sobre variação de quantidade e variação de parâmetro”, disse o Dr. Yu. “Através de extensa experimentação, descobrimos que peixes vivos exibem proatividade significativamente menor quando estão sozinhos, e o caso mais proativo é aquele em que um peixe robótico está interagindo com dois peixes reais. Além disso, nossos experimentos sobre variação de parâmetros indicaram que peixes vivos podem responder mais proativamente para peixes robóticos que nadam com alta frequência e baixa amplitude, mas também podem se mover junto com o peixe robótico em alta frequência e alta amplitude”.
As observações dos pesquisadores lançaram uma nova luz interessante sobre o comportamento coletivo dos peixes, o que poderia potencialmente guiar o projeto de outros robôs parecidos com peixes. O trabalho deles também pode inspirar outras equipes a explorar as interações entre animais vivos e suas contrapartes robóticas. Isso poderia, por sua vez, ajudar a entender melhor o comportamento social desses animais e como eles responderiam aos robôs se fossem eventualmente introduzidos em seu ambiente.
“Uma direção promissora para o desenvolvimento de peixes robóticos é o uso de materiais flexíveis, como o elastômero dielétrico, para criar uma tecnologia de propulsão silenciosa e sem vibrações”, acrescentou o Dr. Yu. “Isso nos permitirá atingir um nível mais alto de interação biônica entre peixes robóticos e peixes reais, abrindo novas possibilidades para o estudo de ambientes aquáticos e da vida marinha. Com pesquisa e desenvolvimento contínuos nessa área, esperamos desenvolver alguns produtos comerciais para demonstrações interativas .”
Mais Informações:
Ziye Zhou et al, Proatividade de peixes e liderança de peixes robóticos automotores durante a interação, Bioinspiração e Biomimética (2023). DOI: 10.1088/1748-3190/acce87
© 2023 Science X Network
Citação: Estudo observa as interações entre peixes vivos e robôs semelhantes a peixes (2023, 12 de maio) recuperado em 12 de maio de 2023 em https://techxplore.com/news/2023-05-interactions-fish-fish-like-robots.html
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