اخبار دانشگاهی کشور / علمی فرهنگی 17 اردیبهشت 1393 - 07 May 2014
ساخت ربات ماهی توسط پژوهشگران دانشگاه شریف
به گزارش پرتال دانشگاهي کشور و به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتي شريف، پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف پس از 7سال تلاش، ربات ماهی ساختند که حرکات موجودات زنده را تقلید می‌کند و می‌تواند مدل مناسبی برای اهداف تحقيقاتي، صنعتي و نظامی باشد.
شاید ربات ماهی برای سرخ کردن در ماهیتابه چندان مناسب نباشد، اما پژوهشگران دانشگاه شریف معتقدند ربات ماهیِ ساخت آن‌ها جاسوس زیرکی خواهد شد.
ربات ماهی ساخت دانشگاه شریف شنای خود را از تلفیق شیوه‌های حرکت ماهی تن و کوسه ماهی یاد گرفته است. محمدعلی عباسپور، از همکاران پروژه ساخت ربات ماهی در باره این شیوه حرکت زیر آب می‌گوید: «سيستم رانش ماهي‌ها را مي‌توان به صورت عبور يك موج پيوسته و تكرارشونده از بدن آن‌ها تصور كرد كه به سيستم رانش موجي شكل مشهور است. از مزيت‌هاي رانش موجي شكل، مي‌توان به كاهش نيروي مقاومت آب در برابر جسم و كمك كردن این نیرو به كاهش توان مصرفي در شرايط حركت با سرعت بالاتر اشاره كرد. اين سيستم رانش همچنين از مهم‌ترين معايب سيستم‌هاي رانش معمول مثل پروانه كه توليد سر و صدا مي‌كنند، مبرّاست.» به گفته این محقق نوع اسكلت ربات ماهی ساخته‌شده و مكانيزم توليد حركات در اين ربات نسبت به ربات‌هاي ديگر در نوع خود بديع است. همچنین مکانیزم حرکت که با کنترل رفتاری موجود زنده و کاوش در فیلم‌های گرفته‌شده از ماهی‌ها، در حال شنا کردن طراحی شده است، با حرکات ماهی‌های زنده مطابقت خوبی دارد.
محمد اسديان قه‌فرخی که پایان‌نامه دکترای خود را در همین راستا و در زمینه مطالعه تجربی هیدرودینامیک ماهیان زنده به انجام رسانده است، درباره چالش‌های مطالعات خود می‌گوید: «با توجه به الهام گيري از موجود زنده در اين ربات و پيچيدگي‌هاي رفتاري اين موجودات، تقليد حرکات و نوسانات واقعي بدن ماهي در ربات آن کاري بسیار سختی‌ست. همچنين، تست‌هاي آزمايشگاهي براي بررسي حركات آن‌ها، بسیار پیچیده و زمان‌بر است. زيرا كنترل اين موجودات و همچنين فراهم كردن شرايط واقعي آن‌ها در محيط طبيعي، در محيط محدود آزمايشگاه بسيار دشوار است. بنابراين، كارها به سمت تخمين پارامترها با استفاده از بهترين حالت و نزديك‌ترين شرايط مي‌رود كه باعث ورود خطاهايي در نمونه ربات آن نسبت به حالت حقيقي اين موجودات مي‌شود. همچنین تامین تجهیزات خاص همچون دوربین پر سرعت و لیزر توان بالا و ... با شرایط تحریم‌ها و هزینه‌های بالا از معضلات این پروژه بوده است.»
محمدمهدی ارمنده‌اي از دیگر همکاران این پروژه درباره توانمندی‌های کسب‌شده در این مدت می‌گوید: «ما در خلال این پروژه تا کنون به دانش حركتي ماهي‌ها و تنوع اين حركات دست پیدا کرده‌ایم، علاوه بر این مكانيزم‌هاي سيستم رانش ويژه ماهي‌ها و حالت‌هاي ويژه حركت مستقيم الخط و مانور و حالت‌هاي بهينه حركتي را شناخته‌ایم. با استفاده از این دانش‌ها برای نمونه فعلی قابليت حركت موجي شكل و مانور ربات ماهي را تعریف کرده‌ایم و در ادامه این پروژه قابليت‌هاي كاربردي ديگر مثل مأموريت‌هاي اين ربات را برنامه‌ریزی خواهیم کرد.»
در حال حاضر معمولاً وسايل نقليه کنترل از راه دور زیردریایی، مأموریت‌های نظامي و بازرگاني، اقيانوس‌شناسي، بازرسي و تعمير سازه‌هاي زير آب، بازرسي و کشف آلودگي ناشي از نشت مواد شيميايي و نقشه‌برداري از بستر دريا و ... را انجام می‌دهند كه نيروي رانش آن‌ها به وسيله موتورهاي الکتريکي و پروانه تأمین مي‌شود. اما بازدهي پايين پروانه‌هاي با قطر کوچک، عدم سازگاري با محيط در مطالعات زیست‌محیطی و تأثیرات نامطلوب بر رفتار جانوران دريايي و حجم بالاي بدنه اين وسايل باعث بروز مشكلاتي در گشت زنی زير دريا و تعادل آن‌ها مي‌گردد. مشکل ديگر اين وسايل اين است که به دليل محدوديت در انرژي کسب‌شده از باطري‌ها، براي مدت زمان محدودي قابليت ماندن زير آب را دارند.
به گفته محسن ابراهيمي چم‌كاكايي، از همکاران پروژه ساخت ربات ماهی، براي حل اين مشکلات دو راه وجود داشت؛ که يکي استفاده از منبع انرژي بيشتر و ديگري استفاده از سيستم رانشي کارآمد‌تر از سيستم معمول، از آنجا كه مورد اول براي زيردريايي‌هاي کوچک، مقرون به صرفه و ممکن به نظر نمي‌رسد، توجه‌مان به سمت پيدا کردن سيستم رانش کارآمد‌تر جلب شد. ابراهیمی دراین‌باره گفت: «ماهيان داراي توانايي قابل توجه در ساکن ماندن، چرخش و حرکت سريع در زير آب هستند و اين توانايي ناشي از شکل بدنشان مي‌باشد که براي شنا‌کردن در آب بسيار مناسب است به همين دليل ايده استفاده از سيستم رانشي شبيه به رانش ماهيان براي وسايل نقليه مذکور و يا به طور کل زيردريايي‌ها شکل گرفت.»
دکتر مجید عباسپور، سرپرست پروژه ساخت ربات ماهی درباره کاربردهای این ربات توضیح داد: «اين نوع ربات ها مي‌توانند براي اهداف تحقيقاتي مثل بررسي محيط زيست دريايي، اهداف صنعتي مثل بررسي تأسیسات زير آب، اهداف نظامی و مواردي از اين قبيل مورد استفاده قرار گيرد. در صنایع نظامی به علت ویژگی رادار گریزی، این ربات کاربرد وسیعی در انجام ماموریت‌های شناسایی و ... دارد. در مسایل محیط زیستی به علت تشابه رفتاری می‌توان از این ربات جهت بررسی شرایط زیست محیطی گونه‌های مختلف آبزیان استفاده نمود.» وی درباره دستاوردهای این پروژه افزود: «بررسي هيدروديناميكي جريان حول ماهيان يكي از موضوعاتي است كه امروزه بسيار حائز اهميت است. يكي از فوايد اين تحقيق، به دست آوردن مدل مناسبي از نيروي رانش و قابليت مانور ماهي براي زير دريايي‌ها و كشتي‌ها مي‌باشد.»
