Tutkijat valjastivat tuulen esineiden liikuttamiseen

Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden tekniikan, jolla esineiden liikettä voidaan ohjata ilmavirtojen avulla etäältä, ilman kosketusta.

”Kaikkialla ympärillämme on tuulta tai ilmavirtaa. Luonnossa se liikuttaa monia eri asioita, kuten siitepölyä, taudinaiheuttajia, pisaroita, kasvien siemeniä ja lehtiä – monen metrin etäisyydelle ja pidemmällekin. Tuulta on hyödynnetty aktiivisesti myös teollisuudessa ja arjessamme, kuten vaikka lehtipuhaltimissa. Emme kuitenkaan voi hallita lehtien suuntaa, vaan voimme ainoastaan puhaltaa niitä yhteen kasaan”, Aalto-yliopiston professori Quan Zhou kertoo tutkimuksen taustasta.

Tutkimukset ovatkin osoittaneet, että puhaltimista tuleva ilmavirta on yleensä kaoottista, mutta kuitenkin riittävän säännöllistä ohjaamaan erilaisia esineitä sekä poispäin virtaussuunnasta että myös sivuttain – ja jopa kohti ilmasuutinta, josta ilmavirta puhaltaa.

Jotta esineiden käsittely tuulen avulla kohteeseen koskematta onnistuu, on ensin ymmärrettävä, kuinka ilmavirta liikuttaa niitä. Tätä varten tutkijat tallensivat tuhansien eri kappaleiden liikkeitä keinotekoisella ilmavirralla sekä rakensivat malleja siitä, kuinka esineet liikkuvat pinnoilla ilmasuihkun puhaltaessa.

”Suunnittelimme algoritmin, joka ohjaa ilmasuuttimen suuntaa kahdella moottorilla. Algoritmi ohjaa ilmasuihkun kohteen pintaan ja sivulle useiden metrien päästä vastakkaisesta suunnasta, jolloin kohde liikkuu haluttuun suuntaan. Ohjausalgoritmi myös säätää ilmasuuttimen suuntaa jatkuvasti niin, että ilmavirta liikuttaa esineitä haluttua liikerataa pitkin”, Zhou kertoo.

”Havainto antoi meille mahdollisuuden käyttää ilmavirtaa liikkeen manipuloimiseen eri liikeradoilla, ympyröissä tai monimutkaisia kirjainmaisia polkuja pitkin. Menetelmämme on monipuolinen esineiden muotojen ja materiaalien suhteen – eli voimme hallita lähes minkä tahansa muotoisten esineiden liikettä”, hän sanoo.

Monia sovellusmahdollisuuksia

Ilmavirtojen lupaavia ja monipuolisia vaikutuksia on tutkittu tähän mennessä vain vähän, eikä mikään ryhmä ole aikaisemmin tutkinut erilaisten esineiden manipulointia ilmavirran avulla.

”Tekniikka vaatii vielä hiomista, mutta se voi olla hyödyllinen esimerkiksi kerättäessä hajallaan olevia esineitä, kuten ympäristöä pilaavia roskia, ja niiden ohjaamista keräyspisteeseen kaduilla, aukioilla tai vaikka vesistöissä. Lisäksi tekniikka voisi auttaa monimutkaisissa käsittelytehtävissä, joissa fyysinen kosketus on mahdotonta, kuten sähköpiirien käsittelyssä.”

Tutkijaryhmä suhtautuukin optimistisesti tämän luonnon inspiroiman lähestymistavan hyödyntämättömään potentiaaliin.

”Uskomme, että tekniikka voisi kehittyä entisestään ymmärtämällä syvällisemmin ilmavirtauskentän ominaisuuksia. Tämä on seuraavaksi ryhmämme tutkimuksen kohteena”, Zhou kertoo.

Artikkeli on julkaistu juuri Advanced Intelligent Systems -lehdessä.