Flow: созданы подводные дроны, вдохновленные мячами для гольфа

Исследователи из Мичиганского университета разработали сферического робота с управляемыми ямочками на поверхности — по аналогии с мячом для гольфа. Новая технология способна значительно снизить сопротивление воздуха или воды и улучшить маневренность подводных и воздушных аппаратов без необходимости в рулях и винтах.

Работа опубликована в журнале Flow.

Мячи для гольфа летят на 30% дальше гладких мячей благодаря специальным выемкам, которые уменьшают сопротивление потоку. Это вдохновило ученых создать сферу с программируемой "кожей", способной менять рельеф в реальном времени.

Прототип представляет собой полый шар с отверстиями, покрытый тонким слоем латекса. При подключении вакуумного насоса латекс втягивается внутрь отверстий, создавая ямочки. Отключение насоса возвращает сферу в гладкое состояние.

В аэродинамическом туннеле ученые протестировали, как разные глубины ямочек влияют на сопротивление. Оказалось, что при высокой скорости потока эффективнее неглубокие ямки, а при низкой — глубокие. В любом случае "умная" поверхность снижала сопротивление на 50% по сравнению с гладкой сферой.

Если включить ямки только с одной стороны шара, он начинает двигаться в сторону ямок. Это происходит за счет асимметрии потоков воздуха или воды: гладкая сторона создает другую картину завихрений, и поток отталкивает сферу в нужном направлении.

Разработка открывает возможности для создания маневренных дронов и подводных аппаратов без сложных механических систем. Особенно полезна такая технология для компактных сферических роботов, которые могут исследовать труднодоступные районы океана, проводить мониторинг или картографирование.

"Мы удивлены, насколько простой механизм позволяет достичь таких впечатляющих результатов", — отметил аспирант Путу Брахманда Сударсана.

"Динамическая поверхность может адаптироваться в реальном времени к условиям потока, снижая расход энергии и увеличивая управляемость. Это может стать революцией для беспилотных подводных и летающих аппаратов", — добавил профессор Анчал Сарин, руководитель проекта.

В будущем ученые планируют объединить усилия с инженерами в области мягкой робототехники и материаловедения, чтобы еще больше расширить возможности "умной кожи".