Inženýři se inspirují přírodou a vytvářejí roboty podobné ptákům

Inženýři Mark Cutkosky a David Lentink, kteří dříve pracovali v laboratořích Stanfordovy univerzity a poté se přestěhovali na Univerzitu v Groningenu v Nizozemsku, vyvinuli robot podobný ptákovi, který může usednout a nést předměty.

William Roderick, PhD, byl doktorandem v obou laboratořích.

„Není snadné napodobit, jak ptáci létají a usedají,“ řekl Roderick. „Po milionech let evoluce dělají vzlet a přistání tak snadno, i přes veškerou složitost a variabilitu větví, které byste našli v lese.“

Vědci již roky studují roboty inspirované zvířaty a roboty inspirované ptáky, což vedlo k vývoji nového robotu, který může usednout.

Robot byl popsán v článku publikovaném 1. prosince v Science Robotics.

Zařízení se nazývá „stereotypní přírodní inspirovaný vzdušný chapač“ nebo SNAG. Když je připojen k quadcopteru, výsledkem je robot, který může létat, usednout na různé povrchy a chytat a nést předměty. Vědci použili robota k porovnání různých typů uspořádání ptáků a k měření mikroklimatu v oregonském lese.

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

Předchozí studie s papoušky

Tým dříve studoval ptáky, konkrétně papoušky, kteří jsou druhými nejmenšími papouškovitými ptáky. Ptáci byli nahráni vysokorychlostními kamerami, když létali tam a zpět mezi speciálními bidly, které byly reprezentovány v různých velikostech a materiálech. Tyto bidla obsahovala senzory, které zachycovaly fyzické síly spojené s ptáky, když vzlétali, přistávali a usedali.

Roderick je hlavní autor článku.

“Co nás překvapilo, bylo, že prováděli stejné vzdušné manévry, bez ohledu na to, na jakém povrchu přistávali,” řekl Roderick. “Nechejte nohy zvládnout variabilitu a složitost povrchu.” Tento formulový chování viděný u každého ptáka při přistání je důvod, proč „S“ ve zkratce SNAG znamená „stereotypní“.

Struktura SNAG

SNAG je podobný papouškovi v tom, jak přistupuje ke každému přistání stejným způsobem. Nicméně, kvůli velikosti quadcopteru, je SNAG založen na nohách sokola stěhovavého. Místo kostí má 3D-tištěnou strukturu a motory a rybářský vlasec jako svaly a šlachy.

Každá noha robota má svůj vlastní motor, který ji pohybuje tam a zpět, a navíc jeden pro uchopení. Mechanismus v noze robota pomáhá absorbovat energii dopadu při přistání, která je pak pasivně přeměněna na uchopení. To pomáhá vytvořit silné a rychlé uchopení, které lze spustit za méně než 20 milisekund. Nohy SNAG se zamykají, když se obtočí kolem větve, a akcelerometr umístěný na pravé noze hlásí, kdy přistál, a spouští vyrovnávací algoritmus pro stabilizaci.

Potenciální aplikace

Existuje mnoho potenciálních aplikací pro robota jako SNAG, jako jsou mise vyhledávání a záchrany a monitorování lesních požárů. Může být také připojen k technologiím jiným než dronům a umístěn vedle ptáků, aby získal vhled do biologie ptáků.

Podle Rodericka je jednou z nejperspektivnějších a nejzajímavějších potenciálních aplikací výzkum životního prostředí. Tým připojil k robotu senzor teploty a vlhkosti a použil ho k záznamu mikroklimatu v Oregonu.

“Část podkladového motivu této práce byla vytvořit nástroje, které můžeme použít ke studiu přírodního světa,” řekl Roderick. “Pokud bychom mohli mít robota, který by se choval jako pták, mohl by odblokovat zcela nové způsoby studia životního prostředí.”

Nový robot SNAG bude jistě hrát roli při zlepšování našeho výzkumu životního prostředí, poskytující nové poznatky, které byly dříve nedosažitelné.