Использование присосок, вдохновлённых рыбами, для подслушивания разговоров китов
В своей амбициозной цели понять и в конечном итоге общаться с кашалотами учёные из проекта CETI привлекли неожиданных союзников — прилипал.
Проект CETI, запущенный в 2020 году междисциплинарной командой, нацелен на прослушивание, контекстуализацию и перевод коммуникации кашалотов — вида с самыми большими мозгами на планете. Ключевым для этой цели является разработка неинвазивных мягких устройств, которые крепятся к китам и записывают их вокализацию и другие данные.
Эту работу возглавляет Роберт Вуд, профессор инженерии и прикладных наук в Гарвардской школе инженерии и прикладных наук (SEAS) и руководитель группы робототехники в Project CETI, а также исследователь National Geographic.
Команда Вуда работает над созданием меток, которые могут прикрепляться к китам и отсоединяться, не повреждая кожу, и выдерживать скорости до 30 миль в час, глубины до 1000 метров и температуры до нескольких градусов Цельсия.
Для крепления меток нужен «нежный, стабильный и обратимый» способ. Обычные присоски держатся лишь несколько часов, а для понимания контекста вокализаций необходимо записывать хотя бы день-два разговоров китов друг с другом.
Здесь на помощь пришли прилипалы.
В новой статье команда протестировала серию присосок, вдохновлённых присасывательными дисками рыб: прилипал, пинагоров, морских слизней и гольцов. Исследование опубликовано в Bioinspiration & Biomimetics.
Биология предлагает множество примеров присосок разной формы, от круглых присосок осьминогов до арахисовидных дисков рыб-гольцов.
Команда спроектировала шесть разных присосок: стандартный круг, два разных эллипса (вдохновлённые пинагорами и морскими слизнями), арахисовидную (по мотивам гольцов), а также каплевидную и бобовидную (вдохновлённые прилипалами). Жёсткость присосок также варьировалась в зависимости от формы.
Каждую присоску тестировали с помощью роботизированной руки «Армандо» в резервуаре с водой. Робот прикреплял присоску к поверхностям разной шероховатости и податливости, а затем тащил их, имитируя сдвиговые силы, создаваемые плывущим и ныряющим китом.
Лучше всего на гладких поверхностях в этих условиях показали себя широкий эллипс средней жёсткости (вдохновлённый пинагорами и морскими слизнями) и каплевидная присоска (по мотивам прилипал).
Также тестировались присоски с мягкими краями, имитирующими уплотнительные ободки, встречающиеся в природе. Часто они лучше прилипали к шероховатым поверхностям.
Полученные знания закладывают основу для создания нежных, обратимых биоинспирированных присосок для применений за пределами мониторинга млекопитающих, включая роботизированные манипуляции с хрупкими объектами или хирургию.
Следующим шагом исследователи протестируют новые конструкции присосок на кашалотах в Доминике, где Project CETI проводит полевые работы.