Ultrasoon botsingsvrij zwemmen

Onderwaterrobot BionicFinWave manoeuvreert zich een weg door het buizensysteem

Dolfijnen en grienden kunnen zich met behulp van ultrageluiden met hun natuurlijke echolood oriënteren, zelfs in troebel en donker water. Ook onderzeeërs gebruiken ultrasone technologie om hun positie te bepalen. Ultrasone sensoren kunnen afstanden berekenen, zelfs tot transparante materialen en onder water. De BionicFinWave maakt gebruik van deze eigenschappen: met ultrasone sensoren drijft de bionische onderwaterrobot zonder botsingen door een buizensysteem van acrylglas.

Ultrasone sensoren sturen hoogfrequente geluidsgolven in de richting van hun doelobject, van waaruit de geluidsgolven weer worden teruggekaatst. De sensoren ontvangen deze signalen en berekenen op basis van de tijd waarop de echo weer terugkeert de afstand. Met dit meetprincipe kunnen afstanden worden gemeten en kan de eigen positie worden bepaald.

De onderwaterrobot BionicFinWave maakt gebruik van de technologie om met golvende vinnenbeweging botsingsvrij door een transparant buizensysteem te zwemmen. Vijf ultrasone sensoren op zijn hoofd en de traagheidssensoren meten permanent de afstand tot de muren en zijn huidige zwemrichting in het water. Een processor evalueert deze gegevens en kan daaruit afleiden wanneer er een bocht in het buizensysteem komt. Deze regelt de vinnen zo dat de BionicFinWave zo centraal mogelijk drijft en niet tegen de wanden stoot.

Golvende vinnenbeweging

De BionicFinWave gebruikt zijn twee zijvinnen om zich voort te bewegen. Hiermee genereert hij een continue golf, de zogenaamde golvende vinnenbeweging. Zo bewegen ook de vrij levende trilhaarworm, de zeekat en de grote nijlsnoek zich door de oceanen. Met de golvende beweging van de vinnen duwen de vissen het water naar achteren, waardoor een voorwaartse stuwkracht ontstaat.

Flexibele siliconen vinnen

De vinnen van de BionicFinWave zijn volledig uit siliconen gegoten en hebben geen steunpoten of andere ondersteunende elementen nodig. Hierdoor zijn ze extreem veerkrachtig en kunnen ze net als hun natuurlijke tegenhangers vloeiende golfbewegingen uitvoeren. Ze zijn links en rechts bevestigd aan negen kleine hefarmen, elk met een afbuighoek van 45 graden. De hefarmen worden op hun beurt aangedreven door twee servomotoren die zich in het lichaam van de onderwaterrobot bevinden. Twee naast elkaar liggende krukassen brengen de kracht over op de hefbomen, zodat de twee vinnen afzonderlijk kunnen worden bewogen. Hierdoor kunnen ze verschillende golfpatronen genereren.

Om bijvoorbeeld een bocht te zwemmen beweegt de buitenste vin sneller dan de binnenste vin – vergelijkbaar met de kettingen van een graafmachine. Een derde servomotor aan de kop van de BionicFinWave regelt de buiging van het lichaam, zodat hij naar boven en beneden kan zwemmen. De krukassen en gewrichten worden in één stuk vervaardigd met behulp van het 3D-printproces en zijn daardoor flexibel inzetbaar.

Overzicht