Роботизований черв’як змінить спосіб будівництва комунікацій

12 березня 2025 р. 18:32

12 березня 2025 р. 18:32

Розробка роботизованого рукава, натхненного біомеханікою дощового черв’яка, відкриває нові можливості для ефективної та малоінвазивної прокладки підземних комунікацій з мінімальним впливом на довкілля.

Підземна інфраструктура відіграє ключову роль у сучасних містах. Вона включає мережі електропередач, водопостачання та комунікацій. Традиційні методи прокладання підземних ліній мають значні недоліки. Їх використання часто призводить до руйнування дорожнього покриття та ландшафту.

Дослідники з Університету Кейс Вестерн Резерв запропонували інноваційне рішення. Вони розробили самохідний роботизований рукав з унікальною конструкцією. Цей пристрій імітує біомеханіку руху дощового черв’яка та здатний маневрувати у вузьких просторах.

Біоміметичний принцип руху

Природа дощового черв’яка стала джерелом натхнення для інженерів. Черв’яки пересуваються за допомогою хвилеподібних скорочень сегментів тіла. Цей механізм забезпечує ефективне пересування в обмеженому просторі. Інженери адаптували цей принцип для технологічного застосування.

Роботизований рукав має сегментовану конструкцію з контрольованими секціями. Кожна секція може почергово розширюватися та стискатися. Цей синхронізований рух створює перистальтичну хвилю, яка просуває робота вперед.

«Ми використовуємо приводи для зміни довжини і діаметру кожного сегмента» , – пояснює Кетрін Далторіо, доцент кафедри інженерії. Короткі і товсті сегменти фіксуються на стінках тунелю, слугуючи опорою. Водночас інші сегменти видовжуються та просуваються вперед.

Переваги порівняно з традиційними методами

Горизонтально-направлене буріння (ГНБ) має суттєві обмеження при прокладанні комунікацій. Воно вимагає великих радіусів повороту, часто понад 300 метрів. Такий метод може пошкодити існуючу підземну інфраструктуру. ГНБ також потребує окремих етапів буріння та прокладання кабелю.

Перистальтичний робот демонструє значні переваги в маневреності. Він здатний здійснювати повороти з радіусом лише 1,5 метра. Це дозволяє прокладати комунікації у складних міських умовах. Робот також мінімізує ризик пошкодження існуючих підземних структур.

Економічні та соціальні перспективи

Новий перистальтичний робот поєднує етапи буріння та прокладання трубопроводу. Він одночасно створює тунель і встановлює необхідні комунікації. Це суттєво скорочує час виконання робіт. Такий підхід знижує вартість прокладання підземних комунікацій.

Проєкт є результатом співпраці кількох університетів. До нього долучилися фахівці з Обернського університету, Університету Стоуні Брук та Техаського університету. Дослідники прагнуть вдвічі зменшити витрати на підземне прокладання. Вони також планують скоротити час монтажу комунікацій.

Міністерство енергетики США ініціювало програму GOPHURRS для підтримки таких розробок. Ця програма вартістю 34 мільйони доларів фінансує 12 перспективних проєктів. Університет Кейс Вестерн Резерв отримав грант у розмірі 2 мільйони доларів на розвиток технології.

Впровадження технології може мати широкий соціальний ефект. Воно зменшить перебої в наземному русі під час будівельних робіт. Зниження руйнування поверхні зробить міста комфортнішими для жителів. Малоінвазивні методи прокладання також зменшать вплив будівництва на міський ландшафт та екосистеми.

Технології