ఓర్ఫిష్ రెక్క నిర్మాణం నిశ్శబ్ద నీటి అడుగు రోబోట్ రూపకల్పనకు స్ఫూర్తి

ఓర్ఫిష్ రెక్కలు మరింత నిశ్శబ్ద నీటి అడుగు రోబోట్కు స్ఫూర్తి

సముద్ర జీవులను భయపెట్టకుండా నిశ్శబ్దంగా ఈదే పెద్ద నీటి అడుగు రోబోట్పై పని చేయడం ప్రారంభించినప్పుడు, రోబోటిక్ శాస్త్రవేత్త రాబ్ షెపర్డ్ ఊహించని ప్రదేశంలో రూపకల్పన సూచనలను వెతికాడు: ఓర్ఫిష్. మనుషులకు అరుదుగా కనిపించే ఈ మీటర్ల పొడవైన చేప, రిబ్బన్ లాంటి వెన్ను రెక్కతో తరంగాల్లో ఊగుతూ నీటిలో కదులుతుంది. ఆ తరంగ-చోదిత ప్రొపల్షన్ వ్యవస్థ, కొట్టుకోకుండా జారుకుంటూ వెళ్లే యంత్రానికి ఇంజినీరింగ్ సూత్రాలుగా మారగలదని షెపర్డ్ భావించాడు.

ఆ చేపను బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, షెపర్డ్ విశ్రాంత కార్నెల్ ఇక్తియాలజిస్ట్ విల్లీ బెమిస్ను సంప్రదించాడు. వ్యవసాయ మరియు జీవశాస్త్ర కళాశాలలో పర్యావరణ మరియు పరిణామ జీవశాస్త్ర ప్రొఫెసర్ ఎమెరిటస్ అయిన బెమిస్, ఓర్ఫిష్పై ఆసక్తి ఉందని తెలుపుతూ షెపర్డ్ తనకు కాల్ చేసినట్లు గుర్తు చేసుకున్నాడు — మరియు ఆ ఆసక్తి పరస్పరం ఉందని బెమిస్ అతనికి చెప్పాడు. ఆ చిన్న సంభాషణ ఓర్ఫిష్ యొక్క అసాధారణ వెన్ను రెక్క కిరణాలను పరిశోధించే సహకారానికి నాంది పలికింది.

తరంగ ప్రొపల్షన్ కోసం నిర్మితమైన నిర్మాణం

ఓర్ఫిష్లు ఆకర్షణీయమైన జంతువులు, రిబ్బన్ ఆకారపు శరీరాలు మరియు ప్రపంచవ్యాప్త పంపిణీ కలిగి ఉంటాయి. రెండు జాతులు మాత్రమే గుర్తించబడ్డాయి, మరియు అవి సుమారు 1,000 అడుగుల (305 మీటర్ల) లోతు వరకు ప్రపంచవ్యాప్త సముద్రాలలో నివసిస్తాయి. అవి భారీగా ఉంటాయి: అతిపెద్ద వ్యక్తులు సుమారు 8 మీటర్లు, లేదా దాదాపు 26 అడుగుల పొడవు చేరుకుంటాయని అంచనా వేయబడింది, ఇది జయింట్ ఓర్ఫిష్ను సజీవంగా ఉన్న అతి పొడవైన ఎముక చేపగా చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఈ భారీ జీవులు పెద్ద ఆహారం కాకుండా చిన్న క్రస్టేషియన్లను తింటాయి.

వాటి వెన్ను రెక్క వాటిని ప్రత్యేకంగా నిలబెడుతుంది. ఇది చేప వెన్ను నుండి బయటకు వచ్చే ఫిన్ రేస్ అని పిలువబడే వందలాది ఎముక లాంటి అస్థిపంజర నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఈ కిరణాలు రెక్కను కేవలం గట్టిగా చేయవు; అవి సమన్వయ క్రమంలో కదులుతూ, వాటిని కలిపే పొర వెంట తరంగాలను సృష్టిస్తాయి. ప్రయాణించే తరంగాలు చేపను ముందుకు నెడతాయి. ఫలితం చాలా ఇతర చేపలు ఉపయోగించే డోలనం చెందే తోకలు లేదా రెక్కలను కొట్టే విధానం కంటే భిన్నమైన మృదువైన, నిరంతర ప్రొపల్షన్.

• రెండు గుర్తించబడిన ఓర్ఫిష్ జాతులు ప్రపంచ సముద్రాలలో పంపిణీ చేయబడ్డాయి.
• అవి సుమారు 305 మీటర్ల (1,000 అడుగులు) లోతు వరకు జీవించగలవు.
• జయింట్ ఓర్ఫిష్ సుమారు 8 మీటర్ల పొడవు చేరుకోవచ్చు, ఇది వాటిని అతి పొడవైన ఎముక చేపగా చేస్తుంది.
• వాటి ఆహారం చిన్న క్రస్టేషియన్లతో తయారవుతుంది.
• వందలాది వెన్ను రెక్క కిరణాలు కలిసి ప్రొపల్సివ్ తరంగాలను సృష్టిస్తాయి.

జాయ్స్టిక్ లాంటి రెక్క కిరణాలపై మొదటి పరిశీలన

సెప్టెంబర్ 30న ఇక్తియాలజీ అండ్ హెర్పెటాలజీ జర్నల్లో ప్రచురించబడిన ఒక కొత్త అధ్యయనం, ఓర్ఫిష్ యొక్క ప్రతి రెక్క కిరణం పూర్తి వృత్తంలో స్వతంత్రంగా తిరగడానికి అనుమతించే నిర్మాణం మరియు కండరాల శ్రేణి యొక్క మొదటి వివరణను అందిస్తుంది. ఈ కదలికను జాయ్స్టిక్తో పోల్చారు, మరియు ఇది చేపకు వ్యక్తిగత కిరణాలపై ఖచ్చితమైన, బహుదిశా నియంత్రణను ఇస్తుంది — ఇది రెక్క ఇంత సంక్లిష్టమైన తరంగాలను ఎలా ఉత్పత్తి చేయగలదో వివరించడంలో సహాయపడే సామర్థ్యం.

బెమిస్ ఈ పత్రికకు సీనియర్ రచయిత. కార్నెల్ డఫీల్డ్ కాలేజ్ ఆఫ్ ఇంజినీరింగ్లో మెకానికల్ ఇంజినీరింగ్ జాన్ ఎఫ్. కార్ ప్రొఫెసర్ అయిన షెపర్డ్ సహ-రచయిత. బెమిస్ ల్యాబ్లో మాజీ విజిటింగ్ పరిశోధకుడు మరియు ప్రస్తుతం వర్జీనియా ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ మెరైన్ సైన్స్లో డాక్టరల్ విద్యార్థి అయిన గాబ్రియల్ అఫోన్సో మొదటి రచయిత.

ఒకే కిరణం స్థాయిలో స్వతంత్ర నియంత్రణ

ప్రతి కిరణం పూర్తి వృత్తంలో తిరగగల సామర్థ్యం అంటే రెక్క నిష్క్రియాత్మక షీట్ కాదు. బదులుగా, ఇది వందలాది కదిలే అంశాల క్రియాశీలంగా నియంత్రిత శ్రేణి. వ్యక్తిగత కిరణాల దిశను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, చేప రెక్క పొర వెంట ప్రయాణించే తరంగాన్ని ఆకృతి చేయగలదు, అది ఉత్పత్తి చేసే థ్రస్ట్ను ట్యూన్ చేయగలదు. ఇంజినీర్లకు, ఆ రకమైన పంపిణీ, సూక్ష్మ-కణ నియంత్రణ ఆకర్షణీయం: ఇది పెద్ద, శబ్దం చేసే కదిలే భాగాలు లేకుండా మాడ్యులేట్ చేయగల ప్రొపల్షన్ వ్యవస్థను సూచిస్తుంది.

ఓర్ఫిష్లను అధ్యయనం చేయడం ఎందుకు కష్టం

ఓర్ఫిష్ గురించి చాలా విషయాలు రహస్యంగా ఉన్నాయి, మరియు వాటిని అధ్యయనం చేయడంలో ఉన్న కష్టమే ప్రధాన కారణం. చేపలు చనిపోయినప్పుడు, వాటి శరీరాలు విభాగాలుగా విరిగిపోతాయి, కాబట్టి చెక్కుచెదరని నమూనాలు అరుదు. ఇది నిర్మాణ పరిశోధనను సవాలుగా మారుస్తుంది, మరియు వాటి రెక్క కిరణాల గురించి ప్రాథమిక ప్రశ్నలు ఎందుకు ఎంతకాలం సమాధానం లేకుండా ఉన్నాయో వివరించడంలో సహాయపడుతుంది. కాబట్టి కొత్త పత్రిక రెక్క కిరణ కండరాల గురించి వివరణాత్మక వృత్తాంతం ఒక ముఖ్యమైన లోటును పూరిస్తుంది.

జంతువుల లోతైన నివాసం మరో అడ్డంకిని జోడిస్తుంది. ఉపరితలం కంటే వందల అడుగుల లోతులో నివసించే అవి సజీవంగా అరుదుగా గమనించబడతాయి, మరియు వాటి పరిమాణం మరియు సున్నితత్వం వాటిని సేకరించడం లేదా పరిశీలించడం కష్టతరం చేస్తాయి. రోబోటిక్ శాస్త్రవేత్త మరియు ఇక్తియాలజిస్ట్ మధ్య సహకారం ముందుకు సాగే మార్గాన్ని అందించింది: ప్రొపల్షన్ గురించిన ఇంజినీరింగ్ ప్రశ్నలు పూర్తిగా వివరించబడని నిర్మాణ లక్షణాలను హైలైట్ చేశాయి, అదే సమయంలో చేప జీవశాస్త్రం రోబోట్కు సహజ నమూనాను అందించింది.

లోతైన సముద్ర చేప నుండి ఇంజినీరింగ్ రూపకల్పన వరకు

రోబోటిక్స్కు ఓర్ఫిష్ యొక్క ఆకర్షణ దాని నిశ్శబ్దంలో ఉంది. సౌకర్యవంతమైన రెక్క వెంట ప్రయాణించే తరంగాలతో కదిలే పెద్ద నీటి అడుగు రోబోట్ తక్కువ ఆకస్మిక, అధిక-శక్తి కదలికలతో పనిచేయగలదు, అది సృష్టించే భంగాన్ని తగ్గిస్తుంది. సముద్ర జీవుల ప్రవర్తనను మార్చకుండా వాటిని గమనించడమే లక్ష్యంగా ఉన్న మిషన్లకు ఇది ముఖ్యం. నిరంతర, తరంగ లాంటి కదలికతో నీటిలో జారుకుంటూ వెళ్లే వాహనం ప్రొపెల్లర్లు లేదా డోలనం చెందే రెక్కలతో నడిచే దానికంటే పర్యావరణంలో కలిసిపోవడానికి దగ్గరగా రావచ్చు.

ఓర్ఫిష్ అలాంటి వ్యవస్థ పెద్ద స్థాయిలో పనిచేయగలదని కూడా నిరూపిస్తుంది. చేప శరీరం అనేక మీటర్ల పొడవు చేరుకోగలదు, మరియు దాని రెక్క ఇప్పటికీ వందలాది కిరణాల సమన్వయ చర్య ద్వారా ప్రభావవంతమైన ప్రొపల్షన్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇది అంతర్లీన సూత్రాన్ని పెద్ద స్థాయికి విస్తరించవచ్చని సూచిస్తుంది, ఇది పెద్దదిగా వర్ణించబడిన రోబోట్కు సంబంధితం.

ఈ పరిశోధన సముద్ర రోబోటిక్స్కు ఏమి అర్థం కావచ్చు

ఈ అధ్యయనం పూర్తయిన రోబోట్ను ప్రదర్శించదు; ఇది ఒకదానికి సమాచారం అందించగల నిర్మాణ ఆధారాన్ని స్థాపిస్తుంది. ప్రతి రెక్క కిరణం ఎలా కండరాలు కలిగి ఉందో మరియు నియంత్రించబడుతుందో నమోదు చేయడం ద్వారా, పరిశోధకులు ఇంజినీర్లకు తీసుకోగల టెంప్లేట్ను ఇస్తారు. భవిష్యత్ వాహనం ప్రయాణించే తరంగాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి తిరిగే వ్యక్తిగతంగా క్రియాశీలం చేయబడిన అంశాలతో రెక్క కిరణాలను అనుకరించవచ్చు. అలాంటి రూపకల్పన దాచుకోవడం మరియు యుక్తిని రెండింటినీ అందించగలదు, ప్రొపెల్లర్ వేగాన్ని మార్చడం ద్వారా కాకుండా తరంగాన్ని పునర్వ్యవస్థీకరించడం ద్వారా రోబోట్ హోవర్ చేయడానికి, తిరగడానికి లేదా వేగవంతం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

పరిష్కరించాల్సిన ఆచరణాత్మక ప్రశ్నలు ఇంకా ఉన్నాయి. సముద్ర వాహనంలో వందలాది స్వతంత్రంగా తిరిగే అంశాలను నిర్మించడానికి దృఢమైన, కాంపాక్ట్ యాక్చుయేటర్లు మరియు వాటిని సమన్వయం చేయగల నియంత్రణ వ్యవస్థ అవసరం. సముద్ర పర్యావరణం తుప్పు పట్టించేది మరియు అనూహ్యమైనది, మరియు సౌకర్యవంతమైన రెక్క పొర పదేపదే వంగడాన్ని తట్టుకోవాలి. అయినప్పటికీ జీవ వ్యవస్థ ఈ సవాళ్లు సూత్రప్రాయంగా పరిష్కరించగలవని చూపిస్తుంది: ఓర్ఫిష్ మిలియన్ల సంవత్సరాలుగా ఇది చేస్తోంది.

నిశ్శబ్ద ప్రొపల్షన్ కోసం ఒక నమూనా జీవి

ఈ పరిశోధన అంతర్శాస్త్రీయ పని విలువను కూడా నొక్కి చెబుతుంది. షెపర్డ్ ఒక ఇంజినీరింగ్ సమస్యను — పెద్ద స్థాయిలో నిశ్శబ్దంగా ఎలా ఈదాలి — బెమిస్ వద్దకు తీసుకువచ్చాడు, బెమిస్ దశాబ్దాల ఇక్తియాలజీ నైపుణ్యాన్ని తీసుకువచ్చాడు. అఫోన్సో మొదటి రచయితగా వారి ఉమ్మడి ప్రయత్నం, తప్పిపోయిన రెక్క కిరణ నిర్మాణ వివరణను ఉత్పత్తి చేసింది. అరుదుగా కనిపించే మరియు సేకరించడం కష్టమైన జీవులలో కొన్ని అత్యంత ఉపయోగకరమైన రూపకల్పన ఆలోచనలు దాగి ఉండవచ్చని ఇది గుర్తు చేస్తుంది.

ప్రస్తుతానికి, ఓర్ఫిష్ రెక్క జీవశాస్త్ర పజిల్ మరియు ఇంజినీరింగ్ స్ఫూర్తి రెండూ. రోబోటిక్ శాస్త్రవేత్తలు కనీస అంతరాయంతో సముద్రాన్ని అన్వేషించే మార్గాలను వెతుకుతున్నప్పుడు, చేప యొక్క రిబ్బన్ లాంటి రెక్క మరియు దాని వందలాది జాయ్స్టిక్ లాంటి కిరణాలు ఒక ఆకర్షణీయమైన నమూనాను అందిస్తాయి — ఇది చివరికి పెద్ద నీటి అడుగు రోబోట్లు తాము గమనించడానికి నిర్మించబడిన జంతువుల్లా నిశ్శబ్దంగా ఈదడానికి సహాయపడవచ్చు.

This article is based on reporting by Phys.org. Read the original article.