В Кастело се тества нова модулна роботизирана риба, специално проектирана за аквакултури, без да променя съществено поведението на животните. Устройството, оформено като риба и движещо се много подобно на истинска, е проектирано да влиза в клетките на рибовъдните ферми и да извършва задачи за инспекция и мониторинг с минимално въздействие върху околната среда.
Този прототип, наречен UJIFISH-I, е разработен от Изследователски център по роботика и подводни технологии (CIRTESU) към Университета Жауме IИ се откроява с ясна цел: да намали стреса, генериран от традиционните роботи в банките. de peces, като същевременно улеснява контрола на съоръженията, качеството на водата и мрежовата инфраструктура.
Модулна роботизирана риба, предназначена за аквакултури
UJIFISH-I е биомиметична роботизирана платформа с форма на риба и модулна архитектура , проектирана за инспекция на мрежи, хибридна телеоперация и разполагане на сензори в аквакултурни среди. Сегментираното ѝ тяло позволява лесно конфигуриране и добавяне или подмяна на модули според нуждите на всяка ферма или мониторингова кампания.
Системата се отклонява от класическата подводна роботика, която обикновено използва витла, двигателни реактивни двигатели или много мощни прожектори. Този прототип елиминира витлата и осветлението с висока интензивност – два елемента, които често плашат рибите и нарушават поведението им. Резултатът е устройство, което се интегрира по-добре в клетки и резервоари за аквакултури.
Функционалният дизайн на роботизираната риба е извършен при спазване на стандартите за модулност и оперативна съвместимост , така че тя да може да включва нови сензори или комуникационни системи в зависимост от технологичното развитие или регулаторните изисквания за прецизна аквакултура в Европа.
В допълнение към използването му в морски ферми, отговорният екип предлага възможното му приложение и в общи задачи за подводна инспекция , например за проверка на конструкции в пристанища или крайбрежни зони, винаги с подход за минимално нарушаване на околната среда.
Вълново задвижване за намаляване на стреса при рибите
Най-впечатляващата характеристика на UJIFISH-I е неговото биологично вдъхновено вълново задвижване, подобно на перките на възрастна риба . Вместо въртящи се витла, опашката и тялото на робота осцилират, генерирайки плавно движение, имитиращо естественото плуване. Този технологичен избор е не само по естетически причини, но и за намаляване на акустичното и физическото въздействие в клетките.
Геометрията и размерите на прототипа са мащабирани, за да съответстват на размера и честотата на отваряне на перките на възрастни екземпляри от често отглеждани видове риби. Осцилиращият опашен механизъм се задвижва от водоустойчиви сервомотори, а високочестотните задвижващи механизми са елиминирани от дизайна, за да се предотвратят вибрации и резки шумове.
Благодарение на тази конфигурация, плувното движение на устройството генерира по-плавни хидродинамични профили и по-малко акустични смущения . Този подход е особено важен в интензивното аквакултурно отглеждане, където рибите вече са подложени на различни стресови фактори, свързани с боравенето с тях, гъстотата на популацията и промените в околната среда.
Изследователите подчертават, че тази архитектура минимизира механичния шум, хидравличната турбуленция и физическите смущения, обикновено причинени от други подводни роботи. Всичко това помага на рибите да поддържат поведение, по-близко до естествените си модели, което е от решаващо значение за тяхното благополучие и за получаване на по-надеждни данни от мониторинга.
Модулни сензори и панорамно виждане за наблюдение на клетки
Освен външната си форма, UJIFISH-I се откроява със своята модулна система за откриване, способна да събира данни в реално време . Роботизираната риба е оборудвана с вътрешни сензори за температура и дълбочина на водата, които осигуряват непрекъснати отчитания, докато се движи през съоръженията за аквакултури.
Модулната архитектура на устройството улеснява интегрирането на допълнителни сензори за измерване на соленост, проводимост, pH, разтворен кислород или наличието на газове . Целта е роботът да се превърне в прецизен инструмент за аквакултури, способен да предостави подробна диагноза на условията на околната среда в клетките и непосредствената им околност.
Що се отнася до зрението, прототипът интегрира панорамна система със 180-градусово завъртане , което позволява както фронтално, така и странично наблюдение. Тази възможност улеснява визуалната проверка на мрежи, швартови конструкции, точки на потенциално износване или повреда, както и откриването на чужди предмети в рибните стопанства.
Роботът разполага и със специална система за разполагане на помощни компоненти . Това му позволява да транспортира и освобождава малки устройства или сензори в определени точки в съоръжението, или за измерване на параметри в дългосрочен план, или за подсилване на мрежата за мониторинг в критични зони.
Хибридни комуникации и работа на различни дълбочини
За да осигури предаване на данни в реално време, роботизираната риба включва хибридна комуникационна система, която съчетава кабелна връзка и акустичен модем . Когато е свързана чрез кабел, тя може едновременно да изпраща сензорни данни и видео изображения до контролния център.
В сценарии, където използването на кабел е непрактично, устройството може да комуникира чрез акустичен модем , разширявайки работния си обхват, без да се прави компромис с предаването на важни данни. Тази двойна опция дава на системата гъвкавостта да се адаптира към различни конфигурации на фермата и морски условия.
UJIFISH-I е проектиран да се спуска на дълбочина от 20 метра , обхват, достатъчен за много крайбрежни аквакултурни съоръжения. Що се отнася до дистанционното управление, роботът може да се управлява чрез модем на разстояния до приблизително 150 метра вертикално и 500 метра хоризонтално, покривайки размера на повечето клетки и свързаните с тях конструкции.
Тази оперативна възможност предлага място за извършване на локализирани инспекции или по-широки обиколки около клетките, като маршрутът се коригира въз основа на данните, предоставени от самия робот, или на нуждите на съоръжението.
Тестване в Кастело и валидиране на прототипа
Разработването на роботизираната риба не е останало ограничено до лабораторията. Прототипът UJIFISH-I е тестван както във водния резервоар CIRTESU, така и в съоръженията PortCastelló , в контролирани среди, които възпроизвеждат реални условия на работа в морето.
По време на тези тестове бяха извършени мрежова инспекция, телеоперация, събиране на данни за околната среда и разполагане на сензори . Експерименталните резултати показват висока маневреност на устройството и надеждна точност при откриване на цели и структури.
Изследователският екип подчертава, че оперативната гъвкавост на роботизираните риби е особено ценна в аквакултурни среди, където нуждите от мониторинг варират в зависимост от отглежданите видове, дизайна на клетките или океанографските условия.
Според разработчиците, тази първа фаза на валидиране потвърждава функционалната жизнеспособност на роботизираната платформа и полага основите за нейното използване в прецизната аквакултура, допринасяйки за по-систематично и безопасно управление на морските ферми.
Прецизна аквакултура и намалена човешка намеса
Появата на устройства като UJIFISH-I е в съответствие с ангажимента на Европа за по-устойчива и благоприятна за животните прецизна аквакултура . В този контекст роботизираната риба се разглежда като инструмент, който помага за намаляване на необходимостта от физическо присъствие на водолази и технически персонал в опасни подводни среди.
Като поема рутинни задачи за инспекция и мониторинг, системата намалява преките интервенции и оптимизира времето за инспекция на съоръженията . Същевременно тя улеснява събирането на по-непрекъснати и обективни данни за състоянието на водата и инфраструктурата, което е особено полезно в райони, подложени на строги екологични разпоредби.
Проектът отваря и вратата към нови биологични изследвания върху въздействието на биомиметичната роботика върху хуманното отношение към животните . Чрез имитиране на формата и движението на истинска риба и чрез намаляване на шума и турбуленцията, роботът предоставя тестова площадка за оценка на степента, до която тези технологични решения могат да бъдат интегрирани в ежедневните селскостопански операции, без да се нарушава прекомерно поведението на рибите.
Успоредно с това, разработката е в съответствие с целта за насърчаване на по-екологично отговорни операции в морето , ограничавайки както физическото въздействие на периодичните инспекции, така и рисковете, присъщи на човешките гмуркания в сложни структури или такива, подложени на вълни и течения.
Европейското финансиране и следващият технологичен скок
Модулната роботизирана риба е част от програмата ThinkInAzul, която се фокусира върху справянето с нови технологични предизвикателства в морската среда , като например проектирането на роботизирани системи за инспекция, ремонт и поддръжка на мрежи в аквакултурни ферми. Проектът е подкрепен от испанското Министерство на науката, Европейския съюз чрез фондовете NextGenerationEU (PRTR-C17.I1) и регионалното правителство на Валенсия чрез различни програми за финансиране.
С поглед към бъдещето, екипът от Университета Жауме I вече работи върху подобряването на автономността, структурната здравина и перцептивните способности на робота . Планираните подобрения включват включването на хидрофони и по-усъвършенствани сензорни масиви за записване на акустичната активност и други ключови параметри на екосистемата в реално време.
Друга ключова област на изследване е разработването на система за изкуствен плувен мехур за активен контрол на плаваемостта . Това подобрение би позволило по-широк диапазон от работни дълбочини, адаптиране на поведението на робота към промените в плътността на водата и оптимизиране на консумацията на енергия при дълги пътувания.
С тези подобрения, модулната роботизирана риба има за цел да стане универсална платформа за наблюдение и поддръжка на морска инфраструктураи двете във ферми de peces както и в други крайбрежни среди, запазвайки като приоритет намаляването на стреса за животните и минималната промяна на околната среда.
Стартирането на UJIFISH-I показва как биологично вдъхновената роботика може да предостави практични решения за европейската аквакултура, комбинирайки дизайн, имитиращ риба, за намаляване на стреса, с цялостна система от сензори, комуникации и модулност, предназначени за ежедневна работа в морски ферми, и рисувайки картина, в която мониторингът на културите се подкрепя все повече от дискретни и екологични технологии.
