Los estudiantes de ingeniería mecánica se desafiaron a sí mismos para hacer un pez robótico que no solo nada como un pez real, pero también se ve bien, demostrando las posibilidades inherentes a la robótica blanda.

Cuando los humanos concibieron por primera vez los robots, eran torpes, fabricada con láminas de aluminio y acero que les impedía moverse con fluidez. Incluso desde la distancia no había posibilidad de confundir un robot con un humano o con cualquier otro tipo de criatura viviente.

Usando modelado de diseño asistido por computadora (CAD), un equipo de estudiantes de ingeniería, trabajando con el Dr. Satyandra K. Gupta, Smith International Professor en Ingeniería Mecánica y presidente asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, se esforzó por avanzar en las aplicaciones de la robótica mediante la creación de un pez robótico blando que, desde una distancia, sería confundido con uno real.

El pescado, llamado SCI-FI BOT (Sarasa Comet Inspired Fish Robot), se inspiró en el Sarasa Comet Goldfish. "Es un pez supercomún, especialmente en América. Facilitará el estudio de los peces y sus movimientos, y hacerlo lo más realista posible, "dijo Mishaal Parekh, estudiante de segundo año de USC Viterbi.

Esa realidad se logró paso a paso por menos de $ 200, a través del arduo trabajo de dos grupos de estudiantes de ingeniería mecánica de posgrado y pregrado. Lanzado en el verano de 2018 con un equipo inicial de dos estudiantes, Aniruddha Shembekar y Rohil Aggarwal, que le dieron al pez sus elementos rudimentarios. el pez ganó su intuición, movimiento realista y mirar a través del trabajo de un segundo equipo, durante el semestre pasado. El segundo equipo incluía a Manish Shastrakar, Yilun Yu, ChienTzai Chen, Mishaal Parekh, y Jonathan Wilson.

"Muchos han intentado crear peces robóticos antes, pero si miras las capacidades de un pez real, las versiones robóticas no son muy capaces en absoluto. El objetivo principal de este proyecto era integrar elementos como una cámara, mientras se aseguraba de que el pescado tuviera una flexibilidad, cuerpo exterior realista e imitaba el movimiento real de un pez dorado cometa Sarasa, "dijo Manish Shastrakar, estudiante de segundo año de maestría y líder de equipo.

Apariencia

SCI-FI BOT no adquirió su buen aspecto fácilmente. El proceso comenzó con la investigación de materiales que emularían las capacidades de la piel de pez real. El equipo se puso en contacto con impresoras 3D, sin embargo, no pudieron encontrar una solución rentable en la impresión de máscaras que pudiera integrar el color y la textura a la perfección. Pasando al plan B, el equipo utilizó moldes que rellenaron con silicona, que es flexible y estirable, para crear el cuerpo exterior del pez. Posteriormente mejoraron esta "piel" con pintura para reproducir el color y las escamas esperadas en un pez dorado cometa Sarasa.

Movimiento

¿Cómo se consigue que un robot se mueva como un pez de verdad? Estudias la versión real desde todos los ángulos, en diferentes entornos, que es exactamente lo que hizo este equipo. Mientras que los peces emplean varios tipos diferentes de locomoción, el equipo de estudiantes optó por centrarse en el subcarangiforme. Esto significa, mientras la cola se mueve, verá movimiento hasta la cabeza del pez. Generalmente, esto indica que el cuerpo del pez es más rígido, dar velocidad al pez mientras controla las maniobras, como vueltas, son reducidos. Desde una perspectiva de diseño, esta perfectamente alineado con las partes más rígidas del cuerpo, que fueron impresos en 3D. También significó que se requería una menor cantidad de servomotores (motores acoplados con sensores para permitir un control preciso del posicionamiento) para imitar este tipo de movimiento en el modelo.

Para perfeccionar el movimiento de SCI-FI BOT, el equipo midió el ángulo de las partes de su cuerpo con respecto a su propio eje longitudinal cuando el pez estaba en movimiento. Se colocaron servomotores en cada uno de estos puntos de rotación.

Buscando desafíos

Con el deseo de adquirir experiencia práctica en robótica, un campo que ofrece un crecimiento continuo y emocionantes oportunidades profesionales, los estudiantes buscaron a Gupta, Director del Centro de Fabricación Avanzada (CAM) (donde los estudiantes construyeron el pescado), para un proyecto que los involucre y los desafíe.

"Hacer un pez no es una tarea fácil, porque tienes que ser específico sobre el movimiento y la forma y lidiar con las limitaciones de espacio, "dijo Yulin Yu, estudiante de segundo año de maestría. "Un pez robótico, en particular, brinda la oportunidad de superar desafíos que van desde el diseño de software hasta los circuitos eléctricos, el diseño mecánico y la estética. Todo esto más el pez tiene que trabajar bajo el agua ".

El equipo de SCI-FI BOT enfrentó muchos de estos desafíos, extendiendo la vida útil de la batería de las iteraciones anteriores al doble (ahora una hora) y asegurándose de que la carga se realice de forma inalámbrica. A continuación:trabajar en el control de profundidad y dar autonomía a los peces:la capacidad de pasar del punto A al B por sí solo.

Mientras tanto, los estudiantes también aprendieron valiosas lecciones sobre el trabajo en las trincheras. "Lo que aprendí fue a ser un experto en todos los oficios. Desde contactar a los proveedores para la piel de pescado hasta crear el modelo CAD y editar el video de nuestro trabajo, "dijo Parekh.

Perspectivas submarinas

Los robots blandos son un campo en crecimiento, as they are viewed to be safer and easier to maneuver than hard robots. Al mismo tiempo, soft robots have a closer likeness to human and animal bodies, allowing them to more easily blend in.

A robotic fish, en particular, could be used to study marine life. Biólogos who have in the past been limited by tools that disturb marine life with their presence, will be better able to see, up close, how fish behave and communicate with each other using robots like SCI-FI BOT.

"It's unobtrusive, so it's easier to get a natural look at what is going on in the ocean, " said Parekh.

Más allá de eso, what we learn could help us in improving how we ourselves navigate bodies of water.

"From a research perspective, the more closely you can replicate the fish, the better we can learn about how fish swim—gaining understanding of their efficiencies. How do they conserve energy or deal with the current? We can use this to help us design underwater vehicles, " said Gupta.

Por ahora, SCI-FI BOT continues practicing laps at the surface.