Studio osserva le interazioni tra pesci vivi e robot simili a pesci

12 maggio 2023 caratteristica

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di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Nelle ultime decadi, gli ingegneri hanno creato una vasta gamma di sistemi robotici ispirati agli animali, compresi robot a quattro zampe e sistemi ispirati a serpenti, insetti, calamari e pesci. Gli studi che esplorano le interazioni tra questi robot e i loro corrispettivi biologici, tuttavia, sono ancora relativamente rari.

Ricercatori dell'Università di Pechino e dell'Università Agricola Cinese si sono recentemente prefissati di esplorare cosa accade quando si mettono i pesci vivi nello stesso ambiente di un robot pesce. Le loro conclusioni, pubblicate su Bioinspiration & Biomimetics, potrebbero sia informare lo sviluppo di robot ispirati ai pesci che gettare nuova luce sul comportamento dei pesci reali.

'La nostra squadra di ricerca si è concentrata per un considerevole periodo di tempo nello sviluppo di pesci robot auto-propulsati', ha detto a Tech Xplore il dottor Junzhi Yu, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio. 'Durante i nostri esperimenti sul campo abbiamo osservato un fenomeno eccitante in cui i pesci vivi seguivano il pesce robotico nuotante. Siamo ansiosi di esplorare ulteriormente i principi sottostanti a questo fenomeno e acquisire una comprensione più profonda di questo comportamento di 'seguire i pesci'.'

L'obiettivo chiave del recente lavoro del dottor Yu e dei suoi colleghi era acquisire una nuova conoscenza su come i pesci interagiscono con i robot simili ai pesci sviluppati dal loro laboratorio, poiché ciò potrebbe beneficiare sia le comunità di ricerca di robotica che di biologia. Il pesce robotico utilizzato nei loro esperimenti è stato progettato con cura per replicare l'aspetto, la forma del corpo e i movimenti del pesce koi, un grande e colorato pesce d'acqua dolce originario dell'Asia orientale.

'Usando il modello del generatore di modelli centrali (CPG), abbiamo sviluppato un sistema di controllo che genera segnali ritmici per le oscillazioni dei nostri giunti concatenati', ha spiegato il dottor Yu. 'Questi segnali muovono la coda flessibile per oscillare e producono la strada degli anti-Karman Vortex, che consente al nostro pesce robotico di raggiungere un movimento del corpo e della coda (BCF) simile a quello del pesce koi. Questo design consente al nostro pesce robotico di nuotare in modo efficiente ed auto-propulsato, rendendolo uno strumento ideale per lo studio del comportamento dei pesci.'

Nel corso dei loro esperimenti, il dottor Yu e i suoi colleghi hanno collocato uno o due prototipi del loro robot simile al pesce koi nello stesso serbatoio con uno o più pesci vivi. Hanno quindi osservato come i pesci si comportavano in presenza di questo robot e hanno valutato se il loro comportamento variava in base al numero di altri pesci vivi presenti nel serbatoio con loro.

'Il maggior traguardo del nostro studio è l'analisi degli esperimenti sulla variazione della quantità e della variazione dei parametri', ha detto il dottor Yu. 'Attraverso una vasta sperimentazione abbiamo scoperto che i pesci vivi mostrano una proattività significativamente inferiore quando sono soli, e il caso più proattivo è quello in cui un pesce robotico interagisce con due pesci veri. Inoltre, i nostri esperimenti sulla variazione dei parametri hanno indicato che i pesci vivi possono rispondere in modo più proattivo ai pesci robotici che nuotano con una frequenza elevata e un ampio spostamento, ma possono anche muoversi insieme al pesce robotico ad alta frequenza e ad ampiezza elevata.'

Le osservazioni dei ricercatori gettano una nuova luce interessante sul comportamento collettivo dei pesci, il che potrebbe guidare il progetto di ulteriori robot simili ai pesci. Il loro lavoro potrebbe anche ispirare altre squadre a esplorare le interazioni tra animali vivi e i loro corrispettivi robotici. Ciò potrebbe a sua volta aiutare a comprendere meglio il comportamento sociale di questi animali e come risponderebbero ai robot se fossero eventualmente introdotti nel loro ambiente.

'Una direzione promettente per lo sviluppo ulteriore di pesci robotici è l'uso di materiali flessibili come elastomero dielettrico per creare tecnologie di propulsione silenziose e prive di vibrazioni', ha aggiunto il dottor Yu. 'Ciò ci consentirà di raggiungere un livello più elevato di interazione bionica tra i pesci robotici e i pesci veri, aprendo nuove possibilità per lo studio degli ambienti acquatici e della vita marina. Con una ricerca e uno sviluppo continuo in questo settore, speriamo di sviluppare alcuni prodotti commerciali per dimostrazioni interattive.'

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