ইপিএফএল এবং এমআইটি দ্বারা নির্মিত উভচর বিমানটি ডুবুরি প্রাণীদের দ্বারা অনুপ্রাণিত: এটি তার চালিকা শক্তি পরিবর্তন না করেই উড্ডয়ন করে, ডুব দেয়, পুনরায় ভেসে ওঠে এবং আবার বাতাসে ফিরে আসে।

বায়ু এবং জলের সীমানা অতিক্রম করা রোবোটিক্সের সবচেয়ে জটিল চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি। এই দুটি পরিবেশের ভৌত বৈশিষ্ট্য অত্যন্ত ভিন্ন: জল বায়ুর চেয়ে প্রায় হাজার গুণ বেশি ঘন এবং এর জন্য সম্পূর্ণ ভিন্ন চালনা, নিয়ন্ত্রণ এবং শক্তি ব্যবহারের কৌশল প্রয়োজন। এই কারণে, আজ পর্যন্ত তৈরি উভচর রোবটগুলি সাধারণত উড্ডয়ন এবং সাঁতারের জন্য পৃথক ব্যবস্থা ব্যবহার করেছে, অথবা বাতাসে ফিরে আসার জন্য প্রপেলার, ফ্লোট বা লঞ্চ প্যাডের উপর নির্ভর করতে হয়েছে।

একদল গবেষক ইকোলে পলিটেকনিক ফেডারেল ডি লাউসেন (ইপিএফএল) এবং এর ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অব টেকনোলজি (এমআইটি) এর পরিবর্তে দেখানো হয়েছে যে, একটিমাত্র যান্ত্রিক কাঠামোর মাধ্যমেই উভয় প্রকার চলন পদ্ধতিকে নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব। এর ফলস্বরূপ... ফ্ল্যাপিং-উইং এরিয়াল-অ্যাকোয়াটিক ভেহিকেল (FAAV)একটি জীব-অনুপ্রাণিত রোবট যা পানির নিচে সাঁতার কাটতে পারে, পানির উপরে উঠে আসতে পারে এবং শুধুমাত্র ডানা ঝাপটাতে থাকার মাধ্যমে সঙ্গে সঙ্গে আবার উড়তে শুরু করতে পারে। গবেষণাটি একটি বৈজ্ঞানিক জার্নালে প্রকাশিত হয়েছিল। বিজ্ঞান.

এই প্রকল্পটি একদল সামুদ্রিক পাখির পর্যবেক্ষণ থেকে উদ্ভূত হয়েছে, যারা উভয় পরিবেশেই দক্ষতার সাথে চলাচল করতে পারে। লুন, গাঙচিল, পাফিন এবং পেট্রেলরা উড়ার সময় উত্তোলন শক্তি এবং সাঁতার কাটার সময় ধাক্কা তৈরির জন্য একই ডানা ব্যবহার করে, এবং যে তরলের মধ্যে তারা চলাচল করে তার বৈশিষ্ট্যের সাথে নিজেদের গতিবিধিকে খাপ খাইয়ে নেয়। এই সক্ষমতাকে একটি রোবোটিক সিস্টেমে রূপান্তর করতে প্রাণীর জৈব-যান্ত্রিকবিদ্যা নিয়ে বছরের পর বছর অধ্যয়ন এবং অসংখ্য পরীক্ষামূলক প্রচেষ্টার প্রয়োজন হয়েছিল।

প্রধান গবেষণা ব্যবস্থাপক হলেন রাফায়েল জুফেরেইপিএফএল-এ গবেষণা পর্বের পর বর্তমানে এমআইটি-তে সহকারী অধ্যাপক। প্রাথমিক লক্ষ্য নতুন কোনো উভচর ড্রোন তৈরি করা ছিল না, বরং সেই নীতিগুলো বোঝা ছিল যা ডুবুরি পাখিদের এমন একটি রূপান্তর অতিক্রম করতে সাহায্য করে, যা প্রকৌশলগত দৃষ্টিকোণ থেকে অত্যন্ত কঠিন বলে মনে হয়।

নমনীয় ডানা এবং দুটি বিপরীত পরিবেশের জন্য একটিমাত্র চালিকাশক্তি

FAAV এর ওজন ৩০০ গ্রামের কম এবং এটি একটি জলরোধী কেন্দ্রীয় কাঠামো, দুটি নমনীয় ডানা এবং একটি ঘূর্ণনশীল লেজ নিয়ে গঠিত। এর দেহের ভিতরে একটি ব্যাটারি এবং একটি জলরোধী বৈদ্যুতিক মোটর রয়েছে, যা একটি ক্র্যাঙ্কশ্যাফটের মাধ্যমে ডানাগুলোকে সাঁতার ও উড্ডয়ন উভয়ের জন্য প্রয়োজনীয় দোলন গতি প্রদান করে। ডানার ঝিল্লিগুলোও আবৃত থাকে হাইড্রোফোবিক ন্যানোপার্টিকেলযা উদ্ভবকালে জলের দ্রুত বিচ্ছিন্নতাকে উৎসাহিত করে।

এর সবচেয়ে আকর্ষণীয় দিকগুলোর মধ্যে একটি হলো সিস্টেমটির মডুলারিটি। গবেষকরা তিনটি ভিন্ন ডানার বিন্যাস তৈরি করেছেন, যেগুলোর খোলা অংশ রয়েছে ৬০, ৮০ এবং ১০০ সেন্টিমিটারউত্তোলন, চালন এবং চালনা ক্ষমতার মধ্যে কোন সংমিশ্রণটি সর্বোত্তম সমন্বয় সাধন করে, তা বোঝার জন্য। পরীক্ষাগুলো দেখিয়েছে যে মধ্যবর্তী সমাধানটি হলো 80 সেন্টিমিটার জলে ও বাতাসে উভয় ক্ষেত্রেই সবচেয়ে ভারসাম্যপূর্ণ আচরণ নিশ্চিত করে।

ডানার নমনীয়তাও সমানভাবে গুরুত্বপূর্ণ বলে প্রমাণিত হয়েছে। অতিরিক্ত অনমনীয় কাঠামো উড়ানকে উন্নত করে কিন্তু জলগতিগত টান বাড়িয়ে দেয়; অতিরিক্ত নমনীয় ডানা সাঁতারে সহায়তা করে কিন্তু জলের উপরে আসার পর পর্যাপ্ত উত্তোলন শক্তি তৈরি করে না। সুতরাং, সর্বোত্তম আচরণ এমন একটি আপোসের মাধ্যমে ঘটে যা লক্ষ লক্ষ বছর ধরে সামুদ্রিক পাখিদের মধ্যে বিকশিত হয়েছে।

বিশ্ববিদ্যালয়ের পরীক্ষামূলক ট্যাঙ্ক এবং জেনেভা হ্রদের মধ্যে পরীক্ষা

রোবটটির কার্যকারিতা যাচাই করার জন্য দলটি প্রথমে একটি পরীক্ষামূলক ট্যাঙ্কে এবং তারপরে একটি দীর্ঘ ধারাবাহিক পরীক্ষা চালায়। লেক জেনেভাসুইজারল্যান্ডে। প্রতিটি পরীক্ষার সময়, যানটিকে প্রায় আধা মিটার গভীরে স্থাপন করা হয়েছিল এবং এর ডানার ঝাপটার বিভিন্ন কম্পাঙ্ক ও লেজের বিভিন্ন নতিমাত্রা দিয়ে প্রোগ্রাম করা হয়েছিল। এর লক্ষ্য ছিল এমন সমন্বয়গুলো শনাক্ত করা, যা নিয়ন্ত্রণ না হারিয়ে জল থেকে বাতাসে একটি স্থিতিশীল রূপান্তর নিশ্চিত করতে সক্ষম।

ফলাফলে দেখা গেছে যে রোবটটি প্রায় গতিতে সাঁতার কাটতে পারে প্রতি সেকেন্ডে এক মিটার প্রায় ফ্রিকোয়েন্সিতে প্রতি সেকেন্ডে পাঁচটি স্পন্দনউড়ন্ত অবস্থায় এটি প্রায় প্রতি সেকেন্ডে ছয় মিটার একই রকম কম্পাঙ্ক বজায় রেখে। এই কর্মক্ষমতা আশ্চর্যজনকভাবে তুলনীয় আকারের ডুবুরি পাখিদের মধ্যে পরিলক্ষিত মানের কাছাকাছি।

সবচেয়ে সূক্ষ্ম পর্যায়টি হলো জলের উপরিতল অতিক্রম করা। ডানা ঝাপটানোর সময় ডানার অগ্রভাগ যাতে জলে আঘাত না করে, সেজন্য রোবটটিকে আনুমানিক একটি নতি গ্রহণ করতে হয়। এক্সএনইউএমএক্স ডিগ্রিকম কোণ উড্ডয়নে বাধা দেয়, অন্যদিকে বেশি কোণ উড়োজাহাজটির সঙ্গে সঙ্গে পানিতে পড়ে যাওয়ার ঝুঁকি বাড়িয়ে দেয়। তাই ডানার বিস্তার, দোলন কম্পাঙ্ক এবং লেজের কোণের সমন্বয়ে একটি অত্যন্ত সুনির্দিষ্ট ভারসাম্য তৈরি হয়, যা FAAV-কে তার ডানার চলাচল ব্যাহত না করেই এক পরিবেশ থেকে অন্য পরিবেশে যেতে সাহায্য করে।

পা বা আলাদা থ্রাস্টারের সাহায্য ছাড়াই উড্ডয়ন সফল হয়।

গবেষকদের দ্বারা চিহ্নিত এই সমন্বয়টি FAAV-কে অতিরিক্ত প্রপেলার, ভাসমান বস্তু বা অন্য কোনো থ্রাস্টার ব্যবহার না করেই সম্পূর্ণ প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন করতে সক্ষম করে। জলের নিচে সাঁতার কাটার পর, যানটি তার চালিত লেজ ব্যবহার করে দেহকে উপরের দিকে ঘোরায়, ডানা ঝাপটানো অব্যাহত রাখে এবং সঞ্চিত থ্রাস্ট ব্যবহার করে জলের উপরে উঠে আসে। যখন যানটির মূল কাঠামোটি জলের উপরে উঠে আসে, তখন একই গতি বাতাসে ভেসে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় লিফট তৈরি করে।

পা ব্যবহার না করেই এই রূপান্তরটি সম্পন্ন করার ক্ষমতা রোবটটিকে অনেক ডুবুরি পাখির আচরণ থেকেও আলাদা করে। বেশ কয়েকটি প্রজাতি, যখন তাদের উচ্চতা ফিরে পাওয়ার প্রয়োজন হয়, তখন উড্ডয়নের আগে গতি বাড়ানোর জন্য জলের উপরিভাগে সাঁতার কাটে। এর মধ্যে তৈরি করা প্রোটোটাইপটি লসান্না e কেমব্রি এর পরিবর্তে, এটি পানির নিচের হৃদস্পন্দনকে সরাসরি উড্ডয়ন কৌশলে রূপান্তরিত করতে সক্ষম হয়।

রাফায়েল জুফেরে তিনি ব্যাখ্যা করলেন যে, পায়ের সমতুল্য কোনো অঙ্গের অনুপস্থিতিই ছিল এই গবেষণার অন্যতম প্রধান প্রশ্ন।

পাখিদের দিকে তাকালে দেখা যায়, ওড়ার জন্য তাদের বেশিরভাগকেই জলের উপরিতলে পা দিয়ে সাঁতার কাটতে হয়। প্রশ্ন ছিল, রোবটদের ক্ষেত্রেও একই কাজ করা প্রয়োজন কি না, কিন্তু আমরা আবিষ্কার করেছি যে তার কোনো প্রয়োজন নেই। ডানা ব্যবহার করে জল থেকে উড়ে যেতে এখনো পর্যন্ত কেউই সফল হয়নি।

ফলাফলটি কোনো একটি উপাদানের উপর নির্ভর করে না, বরং উপাদানগুলোর পারস্পরিক ক্রিয়ার উপর নির্ভর করে। ডানার জ্যামিতিমেমব্রেনের স্থিতিস্থাপকতা, দোলন কম্পাঙ্ক এবং টেইল ট্রিম। এই প্যারামিটারগুলোর যেকোনো একটির সামান্য পরিবর্তনে ভেসে ওঠা বাধাগ্রস্ত হতে পারে অথবা উড্ডয়নে রূপান্তর অস্থিতিশীল হয়ে পড়তে পারে। তাই FAAV একটি সমন্বিত সিস্টেম হিসেবে কাজ করে, যেখানে এর যান্ত্রিক ব্যবস্থাকে একই সাথে হাইড্রোডাইনামিক প্রতিরোধ এবং অ্যারোডাইনামিক চাহিদার সাথে খাপ খাইয়ে নিতে হয়।

প্রাণীদের সাথে তুলনা করার ফলে এমন কিছু নীতির নিয়ন্ত্রিত অধ্যয়নও সম্ভব হয়েছে, যেগুলোকে প্রকৃতি থেকে আলাদা করা কঠিন। পাখিরা ক্রমাগত তাদের অঙ্গভঙ্গি, অস্থিসন্ধি এবং হৃদস্পন্দনের বিস্তার পরিবর্তন করে; অপরদিকে রোবট,

এটি আপনাকে সুনির্দিষ্ট মান নির্ধারণ করতে এবং প্রতিটি পছন্দ কীভাবে গতি, স্থিতিশীলতা এবং পৃষ্ঠতল অতিক্রম করার ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে তা পর্যবেক্ষণ করতে দেয়। এইভাবে প্রোটোটাইপটি কেবল একটি সম্ভাব্য কার্যকরী মাধ্যমই নয়, বরং বিশ্লেষণের একটি হাতিয়ারও হয়ে ওঠে। উভচর প্রাণীর চলাচলের জৈব বলবিদ্যা.

হিমশৈল থেকে বন্দর পর্যন্ত, সমুদ্রে ইতোমধ্যেই পরিকল্পিত অভিযানসমূহ

দলটি যে আবেদনগুলো বিবেচনা করেছে তা মূলত সম্পর্কিতসমুদ্র অন্বেষণ এবং এমন সব এলাকায় তথ্য সংগ্রহ করা যায়, যেখানে প্রচলিত জলযান চলাচল কঠিন বা ঝুঁকিপূর্ণ। একটি হালকা যান উপকূল বা জাহাজ থেকে যাত্রা শুরু করে, দ্রুত জরিপযোগ্য এলাকায় উড়ে যেতে পারে, পরিমাপ নিতে বা নমুনা সংগ্রহ করতে ডুব দিতে পারে এবং তারপর সংগৃহীত তথ্য নিয়ে ঘাঁটিতে ফিরে আসতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ: হিমশৈলবন্দর অবকাঠামো এবং তিমিজাতীয় প্রাণীদের আনাগোনা রয়েছে এমন এলাকা। এই প্রতিটি পরিবেশে, বাতাস এবং জলের মধ্যে পর্যায়ক্রমে পরিবর্তন করার ক্ষমতা থাকলে দুটি ভিন্ন উপায়—একটি বায়ুবাহিত এবং অন্যটি জলের নিচে—ব্যবহার করার প্রয়োজন এড়ানো যাবে, অথবা প্রতিটি ডুবের পর হাতে করে ডিভাইসটি তুলে আনারও দরকার পড়বে না।

জুফেরে একটি সম্ভাব্য অভিযানের বর্ণনা দিয়েছেন যেখানে সমুদ্রবিজ্ঞানী, সামুদ্রিক জীববিজ্ঞানী এবং উপকূলীয় সম্প্রদায়গুলো একটি নৌকা থেকে বা সরাসরি তীর থেকে রোবটটিকে উৎক্ষেপণ করবে।

আমাদের পরিকল্পনা হলো, রোবটটি কোনো একটি নির্দিষ্ট এলাকার—যেমন, একটি হিমশৈল, একটি বন্দর স্থাপনা বা তিমির পাল—কাছে উড়ে গিয়ে পরিমাপ নিতে বা নমুনা সংগ্রহ করতে ডুব দেবে এবং তারপর প্রচলিত পদ্ধতির খরচের এক ভগ্নাংশেই ডেটা সরবরাহ করতে ফিরে আসবে। এরপর এটি আরেকটি ডুব দেওয়ার জন্য রওনা হতে পারবে।

ব্যয়ের উল্লেখ এখনও একটি পূর্ণাঙ্গ অর্থনৈতিক মূল্যায়নের সমতুল্য নয়। FAAV এখনও একটি পরীক্ষামূলক প্রোটোটাইপ গবেষণাটিতে সমুদ্রবিজ্ঞান সংক্রান্ত জাহাজ, স্বয়ংক্রিয় ডুবোযান বা বাণিজ্যিক ড্রোনের সাথে কোনো কার্যগত তুলনা প্রদান করা হয়নি। এর সম্ভাব্য সুবিধার মূল কারণ হলো উৎক্ষেপণ ও পুনরুদ্ধার কার্যক্রমের হ্রাস এবং উড়ন্ত অবস্থায় এমন দূরত্ব অতিক্রম করার ক্ষমতা, যা একটি ছোট ডুবোযান আরও ধীরে অতিক্রম করবে।

৩০০ গ্রামেরও কম ওজন হওয়াটা একাধারে একটি সুযোগ এবং সীমাবদ্ধতা। এমন হালকা একটি যন্ত্র সহজেই পরিবহন ও স্থাপন করা যায়, কিন্তু এতে ব্যাটারি, পরিমাপক যন্ত্র এবং নমুনা রাখার পাত্রের ধারণক্ষমতা সীমিত। তাই বৈজ্ঞানিক ব্যবহারের জন্য উপলব্ধ ওজনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ সেন্সর এবং লবণাক্ত জল, সংঘর্ষ ও ঢেউয়ের চাপ থেকে কার্যকর সুরক্ষার প্রয়োজন হবে।

দিক পরিবর্তন, বাতাস এবং উত্তাল জলরাশিই হলো পরবর্তী পরীক্ষাক্ষেত্র।

দলটি এখন ইতিমধ্যে পরীক্ষিত উল্লম্ব গতির পাশাপাশি বাঁক নিয়ন্ত্রণের জন্য ডানাগুলোকে পরিবর্তন করছে। বর্তমান বিন্যাসটি সাঁতার, ভেসে ওঠা এবং উড্ডয়নের মধ্যে ধারাবাহিকতা প্রদর্শন করে, কিন্তু বাস্তব-জীবনের অভিযানের জন্য তৈরি একটি যানকে শান্ত অবস্থার উপর নির্ভর না করে নির্ভুলভাবে নিজেকে অভিমুখী করতে, তার গতিপথ সংশোধন করতে এবং প্রতিকূল পরিস্থিতিতে প্রতিক্রিয়া জানাতে হবে।

পরবর্তী পরীক্ষাগুলো প্রকৃতপক্ষে খোলা সমুদ্রে সম্মুখীন হওয়া পরিস্থিতির কাছাকাছি হবে: উত্তাল জলজল থেকে ওঠার সময়কার আলোড়ন এবং বাতাসে ওড়ার সময়কার বাতাস। জেনেভা হ্রদে করা পরীক্ষায় এর কার্যপ্রণালী যাচাই করা হয়েছে, কিন্তু অনিয়মিত ঢেউ এবং দমকা হাওয়া রোবটটির জলের উপরিভাগে পৌঁছানোর কোণ পরিবর্তন করে দিতে পারে, যার ফলে এর ডানাগুলো আবার ভিজে যায়, অথবা এক তরল থেকে অন্য তরলে যাওয়ার প্রক্রিয়াটি অস্থিতিশীল হয়ে পড়ে।

এছাড়াও, যানটি কতক্ষণ চলতে পারে, কী পরিমাণ বৈজ্ঞানিক পেলোড বহন করতে পারে এবং কত নির্ভরযোগ্যভাবে এটি পরপর অসংখ্য রূপান্তর পুনরাবৃত্তি করতে পারে, তা এখনও নির্ধারণ করা বাকি আছে। এই উপাদানগুলোই পরীক্ষামূলক প্রদর্শনকে একটি প্রকৃত সমুদ্রবিজ্ঞান বিষয়ক প্রয়োগ থেকে পৃথক করে এবং আরও ব্যাপক অভিযানের মাধ্যমে এগুলো পরিমাপ করার প্রয়োজন হবে।

এই গবেষণায় ইপিএফএল এবং এমআইটি ছাড়াও অন্যান্য প্রতিষ্ঠানের গবেষকরা জড়িত আছেন। নর্থওয়েস্ট ইন্ডিয়ান কলেজ মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে। কাজটি আংশিকভাবে একটি অনুদান দ্বারা সমর্থিত ছিল যা থেকে প্রাপ্ত। মেরি স্কলোডোস্কা-কিউরি অ্যাকশন এবং থেকে সুইস জাতীয় বিজ্ঞান ফাউন্ডেশনপ্রকাশনাটি বিজ্ঞান এটি সর্বোপরি একটি যান্ত্রিক কৃতিত্বের দলিল: একটি একক ডানাযুক্ত যন্ত্র পানির নিচে প্রয়োজনীয় ধাক্কা এবং বাতাসে প্রয়োজনীয় উত্তোলন শক্তি উৎপন্ন করতে পারে, এবং তা-ও পানির উপরে ওঠার সময় চলাচলে কোনো বাধা সৃষ্টি না করেই।

এই স্থাপত্যটি সমুদ্রবিজ্ঞানী এবং সামুদ্রিক জীববিজ্ঞানীদের জন্য একটি আদর্শ সরঞ্জাম হয়ে ওঠার আগে, আরও ব্যাপক দিকনির্দেশনা ব্যবস্থা, পরিবেশগত অবস্থার বিরুদ্ধে অধিকতর প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং পরিমাপ ও নমুনা সংগ্রহের জন্য উপযুক্ত ভারবহন ক্ষমতার প্রয়োজন হবে। তবে, FAAV তার মূল নীতিটি স্পষ্ট করেছে: সমুদ্র ও আকাশের মধ্যে চলাচলের জন্য দুটি ভিন্ন যানকে একত্রিত করা অপরিহার্য নয়, যতক্ষণ পর্যন্ত এর ডানা, লেজ এবং অবস্থান নিয়ন্ত্রণ উভয় পরিবেশ সামলানোর জন্য ডিজাইন করা হয়।

এখানে তিনটি অন্তর্দৃষ্টি রয়েছে যা আপনাকে আগ্রহী করতে পারে:

বায়ু এবং জলের মধ্যে অতি দ্রুত পরিবর্তনের জন্য একটি একেবারে নতুন ড্রোন৷
ProteusDrone কে পুরস্কার, মিউট্যান্ট আকারের নরম রোবট
জেব্রাফিশ-অনুপ্রাণিত রোবট আচরণগত সার্কিট্রি উন্মোচন করে