BionicFinWave: onderwaterrobot met unieke vinaandrijving

BionicFinWave

Onderwaterrobot met unieke vinaandrijving

Trilhaarwormen, zeekatten (sepia's) en Afrikaanse tapirvissen hebben één ding gemeen: om zich voort te bewegen, vormen zij met hun lengtevinnen een golf die zich over hun gehele lengte voortzet. Met deze zogenaamde golvende vinbeweging manoeuvreert ook de BionicFinWave zich door een buizensysteem van acrylglas. Daarbij kan de autonome onderwaterrobot radiografisch met de buitenwereld communiceren en gegevens – zoals de met sensor gemeten temperatuur- en drukwaarden - naar een tablet overdragen.

De lengtevinnen van de natuurlijke voorbeelden verlopen van kop naar staart en bevinden zich op de rug, aan de buik of aan beide zijden van het lichaam. Met de golfvormige beweging van de vinnen schuiven de vissen het water naar achteren, waardoor een voorwaartse beweging ontstaat. Omgekeerd kunnen de dieren zo ook achteruit zwemmen en zich afhankelijk van het golfpatroon omhoog, omlaag of zelfs zijwaarts verplaatsen.

Flexibele siliconenvinnen voor natuurgetrouw zwemmen

De BionicFinWave gebruikt voor de voortbeweging zijn beide zijvinnen. Deze zijn geheel uit silicone gegoten en hebben geen stutten of andere steunelementen nodig. Daardoor zijn ze uiterst flexibel en kunnen de vloeibare golfbewegingen van de biologische voorbeelden natuurgetrouw uitvoeren.

Daarvoor zijn de beide vinnen links en rechts telkens aan negen kleine hefarmen bevestigd. Deze worden weer aangedreven door twee servomotoren, die in het lichaam van de onderwaterrobot zitten. Twee gekoppelde krukassen dragen de kracht over aan de hefbomen, zodat de beide vinnen individueel kunnen worden bewogen. Zo zijn verschillende golfpatronen mogelijk, die bijzonder geschikt zijn voor een langzame en precieze voortbeweging en leiden tot minder wervelingen in het water dan een conventionele schroefaandrijving.

Om een bocht te zwemmen, beweegt bijvoorbeeld de buitenste vin sneller dan de binnenste - vergelijkbaar met de kettingen van een graafmachine. Een derde servomotor aan de kop van de BionicFinWave stuurt de buiging van het lichaam, zodat hij omhoog en omlaag kan bewegen. Voor de flexibiliteit en buigzaamheid van de krukassen is tussen elk hefsegment een cardankoppeling aangebracht. Daarvoor worden de krukassen inclusief de koppelingen en de kunststof drijfstang in 3D in één stuk vervaardigd.

Intelligent samenspel van verschillende componenten

Ook de overige lichaamselementen van de BionicFinWave worden in 3D geprint. Daarbij zorgen de holle ruimtes voor de opwaartse kracht. Tegelijkertijd is de gehele besturings- en regeltechniek compact en waterdicht en veilig gemonteerd en op elkaar afgestemd. Zo zitten in het voorste lichaamsdeel naast de printplaat met processor en radiografische module ook een druksensor en ultrasone sensoren. Deze meten continu de afstanden tot de wanden en de diepte in het water, en voorkomen zo botsingen met het buizensysteem.

Nieuwe impulsen en ideeën voor de procesindustrie

Met de bionische technologie zorgt ons Bionic Learning Network wederom voor een impuls voor toekomstige werkzaamheden met autonome robots en nieuwe aandrijftechnologieën in vloeistoffen. Zo zouden concepten zoals de BionicFinWave verder worden ontwikkeld voor inspecties, meetseries of gegevensverzamelingen – bijvoorbeeld voor de water- en afvalwatertechniek of andere gebieden van de procesindustrie. Bovendien kunnen de bij dit project verkregen inzichten worden gebruikt voor productieprocessen van softrobotica-componenten.