مهندسون يلجأون إلى الطبيعة لإنشاء روبوت يشبه الطيور

قام المهندسان مارك كوتكوسكي وديفيد لينتينك، الذين عملوا في مختبرات جامعة ستانفورد قبل الانتقال إلى جامعة خرونينجن في هولندا، بتطوير روبوت يشبه الطيور يمكنه النزول والتحليق وحمل الأجسام.

كان ويليام رودريك، دكتوراه في الفلسفة، طالبًا دراسات عليا في كلا المختبرين.

“ليس من السهل تقليд طريقة طيران الطيور والهبوط عليها،” قال رودريك. “بعد ملايين السنين من التطور، يبدو أنهم يجعلون الإقلاع والهبوط أمرًا سهلًا، حتى في meio من كل التعقيد والتنوع في فروع الأشجار التي ستجدها في الغابة.”

لقد كان الباحثون يدرسون الروبوتات الملهمة بالحيوانات والروبوتات الجوية الملهمة بالطيور لسنوات، مما أدى إلى تطوير روبوت النزول الجديد.

تم تفصيل الروبوت في ورقة نشرت في 1 ديسمبر في Science Robotics.

يسمى الجهاز “النموذج الملهم بالطبيعة للاستيعاب الجوي”، أو SNAG. عندما يتم تثبيته على طائرة بدون طيار من نوع كوادكوبتر، يكون النتيجة روبوتًا يمكنه الطيران حولها، والنزول على أسطح مختلفة، والقبض على الأجسام وحملها. استخدم الباحثون الروبوت لمقارنة أنواع مختلفة من ترتيب أصابع الطيور وقياس الميكرومناخ في غابة أوريغون.

https://www.youtube.com/watch?v=JEKttzocgwU

دراسات سابقة مع الطيور الصغيرة

شملت الدراسات السابقة للفريق الطيور الصغيرة، والتي هي ثاني أصغر أنواع الطيور. تم تسجيل الطيور بواسطة كاميرات عالية السرعة أثناء طيرانها ذهابًا وإيابًا بين مقاعد خاصة، تمثلت في أحجام ومواد مختلفة. تحتوي هذه المقاعد على حساسات قامت بتقاط القوى الفيزيائية المرتبطة بالطيور أثناء إقلاعها وهبوطها والنزول.

رودريك هو المؤلف الرئيسي للورقة.

“ما惊نا هو أنهم قاموا بنفس المناورات الجوية، بغض النظر عن الأسطح التي كانوا يهبطون عليها،” قال رودريك. “سمحوا لأقدامهم بمعالجة التباين والتعقيد في قوام السطح نفسه.” هذا السلوك المنهجي الملاحظ في كل هبوط للطيور هو السبب في أن الحرف “S” في SNAG يرمز إلى “النموذج الملهم بالطبيعة”.

هيكل SNAG

SNAG مشابه للطيور الصغيرة في كيفية نهجه كل هبوط بنفس الطريقة. ومع ذلك، بسبب حجم طائرة كوادكوبتر، يعتمد SNAG على ساقي صقر الشاهين. بدلاً من العظام، يمتلك هيكلاً مطبوعًا ثلاثي الأبعاد، ويحتوي على محركات وخطافات سمكة كعضلات وأوتار.

كل ساق من ساقي الروبوت لها محركها الخاص الذي يتحرك ذهابًا وإيابًا، بالإضافة إلى واحد إضافي للقبض. يوجد آلية في ساق الروبوت تساعد على امتصاص طاقة صدمة الهبوط، والتي يتم تحويلها بشكل سلبي إلى قوة قبض. هذا يساعد على إنشاء قبضة قوية وسريعة يمكن تشغيلها في أقل من 20 ملي ثانية. تُقفل كعوب SNAG عندما تلف حول فرع، ويتم إبلاغ التسارع الموجود على القدم اليمنى عند هبوطه، مما يؤدي إلى تشغيل خوارزمية للتوازن.

التطبيقات المحتملة

هناك العديد من التطبيقات المحتملة لروبوت مثل SNAG، مثل بعثات البحث والإنقاذ ومراقبة الحرائق. يمكن أيضًا تثبيته على تقنيات أخرى غير الطائرات بدون طيار ووضعه جنبًا إلى جنب مع الطيور لاكتساب رؤى حول علم الأحياء الطيري.

وفقًا لرودريك، واحدة من التطبيقات الأكثر وعدًا ومثيرة هي البحث البيئي. قام الفريق بتثبيت مستشعر درجة الحرارة والرطوبة على الروبوت قبل استخدامه لتسجيل الميكرومناخ في أوريغون.

“جزء من الدافع الأساسي لهذا العمل كان إنشاء أدوات يمكننا استخدامها لدراسة العالم الطبيعي،” قال رودريك. “إذا كان بإمكاننا الحصول على روبوت يمكنه التصرف مثل الطيور، يمكننا فتح طرق جديدة تمامًا لدراسة البيئة.”

سيplayed بالتأكيد دورًا في تحسين بحوثنا البيئية، وتوفير رؤى جديدة كانت خارج نطاقنا في السابق.