"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8465
ETF8465 "CFD meetodid bioloogiast inspireeritud robootikas (1.01.2010−31.12.2013)", Madis Listak, Tallinna Tehnikaülikool, TTÜ Meresüsteemide Instituut, Tallinna Tehnikaülikool, Infotehnoloogia teaduskond.
ETF8465
CFD meetodid bioloogiast inspireeritud robootikas
CFD methods in biologically inspired robotics
1.01.2010
31.12.2013
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.6. ArvutiteadusedP170 Arvutiteadus, arvutusmeetodid, süsteemid, juhtimine (automaatjuhtimisteooria)1.1. Matemaatika ja arvutiteadus (matemaatika ja teised sellega seotud teadused: arvutiteadus ja sellega seotud teadused (ainult tarkvaraarendus, riistvara arendus kuulub tehnikavaldkonda)50,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.6. ArvutiteadusedB115 Biomehaanika, küberneetika 2.2. Elektroenergeetika, elektroonika (elektroenergeetika, elektroonika, sidetehnika, arvutitehnika ja teised seotud teadused)50,0
PerioodSumma
01.01.2010−31.12.2010192 000,00 EEK (12 271,04 EUR)
01.01.2011−31.12.201112 271,20 EUR
01.01.2012−31.12.201211 658,00 EUR
01.01.2013−31.12.201311 658,00 EUR
47 858,24 EUR

CFD ja FEM meetodid leiavad tänapäeval laialdast kasutust erinevate inseneriülessannete lahendamisel, ka robootikas on hädavajalik neid kasutada modelleerimise ja simuleerimise jaoks. Bioloogiast inspireeritud robootika on uus suund robootikas, mis uurib võimalusi kasutada loodusliku evolutsiooni käigus tekkinud lahendusi, et luua keskkonda paremini sobivaid roboteid. CFD meetodid on eriti sobivad evolutsiooniliste arengute uurimiseks, kuna nad ei eelda loomkatsete tegemist ja võimaldavad uurida ka ammu väljasurnud liikide omadusi ja võimalikke käitumismudeleid. Nende meetodite abil on enne prototüüpide valmistamist võimalik leida parimaid looduslikke eeskujusid, et saavutada nii robotitele vähim energiakulu. Oma projektis tegeleme me bioloogiast inspireeritud robotkala loomisega, selle käigus loodavad lahendused on kasutatavad ka allveerobotite ehitamisel.
CFD and FEM methods are now widely used in solving various engineering tasks. In robotics also is essential to use them for the modeling and simulation. Biologically inspired robotics is a new direction in robotics, which explores the possibilities to use solutions that have arisen in the course of natural evolution to create better robots. CFD methods are particularly suitable for investigating the evolutionary development, since they do not require live animal testing, and allow also to examine the long-extinct species and the characteristics of their possible behavior. Using these methods we can found best natural examples before the robot prototype is manufactured in order to achieve minimum energy consumption for robots. In our project we are dealing with the creation of robotic fish inspired by biology, the solutions created during the project can be also used in the construction of underwater robots.
Projekti algseks eesmärgiks oli uurida võimalusi luua biomimeetiline allveesõiduk, mis oleks inspireeritud bioloogiast ja mis kombineeriks endas erinevate kalade häid omadusi. See projekt oli tihedalt seotud FP7 projektiga "Filose", mis uuris lõheliste ujumist ja navigatsiooni turbulentses keskkonnas. Projekti esimeses pooles uurisime erinevaid pehmeid materjale, et teada kuidas neid kasutada prototüübi ehitamisel ja saada lähteandmeid mudeli koostamiseks. Projekti teises osas modelleerisime võimalikke roboti kehakujusid. Selle käigus tegime koostööd fossiilkalade uurija dr. Elga Mark-Kurikuga TTÜ Geoloogia Instituudist ning võtsime prototüübi aluseks 350 miljonit aastat tagasi elanud Rhinopteraspise, kuna sellel kalal on väga hüdrodünaamiline kehakuju ja vaid üks uim. See prototüüp on hetkel ka valminud ja katsetatud testseadmetel. Karl-Henrik Lõhmus kaitses ka oma magistritöö teemal "Väljasurnud kala Rhinoteraspis’e rekonstruktsioon kalarobotina". Hetkel on pooleli Piret Avila ja Siim Veskiga tehtud arvutisimulatsioonide sidumine prototüübi hüdrodünaamiliste mõõtmiste tulemustega. Nende tulemuste publitseerimine on planeeritud 2014 aastasse. Projekti käigus tegid mitmed üliõpilased oma kursuse, bakalaureuse ja magistri töid, samuti alustas Piret Avila oma doktoritööd ja Siim Veskilt oma magistritööd. Projekti tulemusena valmis ka veealune portatiivne DPIV seade, mis oli planeeritud roboti katsetustel veealuste mõõtmiste tegemiseks ja mille tehnoloogia on praegu leidnud kasutamist rannikumere uurimisel TTÜ Meresüsteemide Instituudis (7 publikatsiooni 2010-2013) Projektiga on seotud veel ka üks hetkel ilmumist ootav publikatsioon: IEEE-Robotics and Automation Magazine "FILOSE: a svenning robot" M. Kruusmaa, P. Fiorini, W. Megill, M. de Vittorio, O. Akanyeti, F. Visentin, L. Chambers, H. EL DAOU, m.C. Fiazza, J. Ježov, M. Listak, L. ROSSI, T. Salumae, G. Toming, R. Venturelli, D.S. Jung, J. Brown, F. Rizzi, A. Qualtieri, J.L. Maud, A. Liszewski