Zachte diepzeerobot zwemt onder immense druk

Techniek Een vis die leeft op acht kilometer diepte was de inspiratiebron voor een Chinese onderwaterrobot van siliconen.

Een proef met de zachte siliconenrobot in de Zuid-Chinese Zee, op ruim drie kilometer diepte.
Een proef met de zachte siliconenrobot in de Zuid-Chinese Zee, op ruim drie kilometer diepte. Foto Springer Nature

Chinese onderzoekers hebben een kleine robot van siliconen gemaakt die op eigen houtje kan rondzwemmen op grote diepte, schrijven ze woensdag in Nature. Ze experimenteerden in de Marianentrog, tien kilometer onder de zeespiegel.

Om weerstand te bieden tegen de druk zijn diepzeerobots meestal gemaakt van het sterke metaal titanium, of ze geven van binnenuit met een vloeistof tegendruk.

De Chinese diepzeerobot is gemodelleerd naar een slakdolf (Pseudoliparis amblystomopsis), een vis die leeft op acht kilometer diepte. Zachte robots zijn vaak gemaakt van beweeglijke materialen, in dit geval siliconen. Het idee is dat ze zich beter kunnen aanpassen aan hun omgeving dan ‘harde’ robots, ze zullen bijvoorbeeld minder snel beschadigen als ze in botsing komen. Voor het ontwerp wordt vaak naar de natuur gekeken. Er zijn bijvoorbeeld ook zachte onderwaterrobots die lijken op kwallen. Zachte robots waren tot nu toe niet geschikt voor grote diepte, de elektronica begeeft het onder druk.

Het robotontwerp (links) is gebaseerd op de slakdolf (rechts). Foto Guorui Li, Springer Nature

„De slakdolf heeft een schedel die uit losse delen bestaat die een stukje uit elkaar liggen. Dat is een van de redenen dat deze vis zo goed kan omgaan met de druk”, mailt Tiefeng Li van de Zhejiang University in Hangzhou, een van de auteurs van het onderzoek. Eerder bleek dat op de plekken waar de elektronica op elkaar is aangesloten onder druk storingen ontstaan. „Naar het idee van die schedel plaatsten we de elektronica verspreid over de robot ingekapseld in siliconen in plaats van op een centrale printplaat. De robot kan daardoor veel meer druk aan.” De robot is 22 centimeter lang en 28 centimeter breed. In de robotvis zit onder meer een lithium-ionbatterij en elektronica voor de besturing. De componenten zijn met draden onderling verbonden.

Elektrode werkt als een spier

„De borstvinnen van de slakdolf waren de inspiratie voor hoe we de robot konden laten voortbewegen”, zegt Li. Door de vinnen omhoog en omlaag te bewegen ‘zwemt’ de robot. De vinnen bestaan uit een deel dun siliconenmateriaal, en een wat dikker deel waar een elektrode in zit die fungeert als een soort spier. Als daar stroom op wordt gezet dan trekt de vin omhoog, als de stroom stopt dan veert de vin terug naar de uitgangspositie. Dit idee is vaker toegepast.

Ze testten de robotvis eerst in een tank waar de druk opliep tot 110 megapascal (de eenheid waarin druk wordt gemeten), dat is vergelijkbaar met de druk op elf kilometer diepte. Daarna werd hij in een meer getest op zeventig meter diepte. De echte proeve van bekwaamheid vond plaats in de Zuid-Chinese Zee, waar de robot zwom op 3,2 kilometer diepte. Daar haalde hij een snelheid van 5,2 centimeter per seconde. Dat is vergelijkbaar met de zwemsnelheid van andere zachte robots maar minder hard dan ‘harde’ robots op deze diepte. Hij is ook getest op 10,9 kilometer diepte in de Marianentrog, maar de robot heeft daar niet vrij gezwommen.

„Het is interessant onderzoek”, zegt Gert-Jan Reichart, hoofd van de afdeling oceaanonderzoek van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee. „Onderzoek in de diepzee is duur en moeilijk, dit is een kleine robot van goedkope materialen. Er zijn wel andere goedkope robots die op deze manier werken, maar die gaan niet tot zo diep.”

Wifi werkt niet

Maar er is een belangrijk nadeel. „Normaal gaat communicatie via wifi of radiosignalen, maar dat werkt in de diepzee niet”, zegt Reichart. „De enige manier om te communiceren is met geluidsgolven. Dat is heel moeilijk en bovendien traag. Deze robot heeft geen communicatiemiddelen aan boord. De kans is groot dat ze hun robot kwijt waren na de test.”

„Voor je echt wat aan deze robots hebt moet er dus geluidsgolfapparatuur op. De technieken die daar nu voor zijn, zijn ongeschikt voor zo’n robot. Een akoestisch modem past er nooit in. Maar je weet nooit wat daar over vijf jaar weer voor bedacht is.”