I et markant fremskridt for undervandsrobotik har forskere ved California Institute of Technology lært en robotsubmarine at bruge turbulens som fremdriftsmekanisme i stedet for at kæmpe imod den.
Forskerholdet, ledet af professor John Dabiri og tidligere ph.d.-studerende Peter Gunnarson (nu ved Brown University), har udviklet et system, der gør det muligt for deres CARL-Bot at opdage og udnytte vortexringe—undervandsækvivalenter til røgringe—for at bevæge sig effektivt gennem vandet. Deres resultater blev offentliggjort i tidsskriftet PNAS Nexus den 12. maj 2025.
"Vi brainstormede over, hvordan undervandsfartøjer kunne bruge turbulente havstrømme til fremdrift, og vi spekulerede på, om de i stedet for at være et problem kunne være en fordel for disse mindre fartøjer," forklarer Gunnarson, som byggede CARL-Bot (Caltech Autonomous Reinforcement Learning roBot) under sin tid på Caltech.
Robotten bruger et enkelt accelerometer ombord til at registrere, når den støder på en vortexring, og udfører derefter præcise manøvrer for at placere sig inden for vortexens materielle grænse. Når den først er fanget i vortexen, bliver robotten transporteret over afstande uden at forbruge yderligere energi. I laboratorieforsøg med en 5 meter lang tank opnåede denne teknik næsten en femdobling i energieffektivitet sammenlignet med konventionelle fremdriftsmetoder.
Selvom CARL-Bot oprindeligt blev designet med kunstig intelligens til navigation, opdagede forskerne en enklere tilgang til beslutningstagning under vand. Holdet udviklede basale kommandoer, der hjælper robotten med at opdage en vortexrings placering og positionere sig, så den "hopper på og får et lift stort set gratis," som Gunnarson beskriver det.
Denne innovation har stor betydning for havforskning, hvor små autonome undervandsfartøjer ofte er begrænset af batterilevetid og let kan overmandes af havstrømme. Teknologien kan muliggøre længerevarende missioner til miljøovervågning, oceanografisk forskning og inspektion af undervandsinfrastruktur. Professor Dabiri håber også at kunne anvende disse principper i sit arbejde med bioniske vandmænd og potentielt skabe hybride systemer, der kombinerer biologiske organismer med elektronisk styring for effektiv havudforskning.