Μηχανικοί Επιστήμονες Ρίχνουν Μια Ματιά στη Φύση για τη Δημιουργία Ρομπότ που Μοιάζει με Πουλί

Οι μηχανικοί Mark Cutkosky και David Lentink, οι οποίοι εργάστηκαν στα εργαστήρια του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ πριν μεταφερθούν στο Πανεπιστήμιο του Γκρόνινγκεν στην Ολλανδία, έχουν αναπτύξει ένα ρομπότ που μοιάζει με πουλί και μπορεί να κουρνιάζει και να μεταφέρει αντικείμενα.

Ο William Roderick, PhD, ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής και στα δύο εργαστήρια.

«Δεν είναι εύκολο να μιμηθούμε τον τρόπο που τα πουλιά πετούν και κουρνιάζουν», είπε ο Roderick. «Μετά από εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης, κάνουν την απογείωση και την προσγείωση να φαίνεται τόσο εύκολη, ακόμη και μεταξύ όλων της复雑ότητας και της μεταβλητότητας των κλαδιών που θα βρείτε σε ένα δάσος».

Οι ερευνητές έχουν μελετήσει ρομπότ που εμπνέονται από τα ζώα και ρομπότ που εμπνέονται από τα πουλιά για χρόνια, και αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη του νέου ρομπότ που κουρνιάζει.

Το ρομπότ περιγράφηκε σε ένα έγγραφο που δημοσιεύτηκε στις 1 Δεκεμβρίου στο Science Robotics.

Η συσκευή ονομάζεται «στερεοτυπικό φυσικό-εμπνευσμένο αεροπορικό χερσαίο», ή SNAG. Όταν είναι συνδεδεμένο με ένα quadcopter drone, το αποτέλεσμα είναι ένα ρομπότ που μπορεί να πετάξει γύρω, να κουρνιάσει σε διαφορετικές επιφάνειες και να πιάσει και να μεταφέρει αντικείμενα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το ρομπότ για να συγκρίνουν διαφορετικά είδη διατάξεων δακτυλίων πουλιών και για να μετρήσουν τις μικροκλιματικές συνθήκες στο δάσος του Όρεγκον.

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

Προηγούμενες Μελέτες με Parrotlets

Η προηγούμενη μελέτη της ομάδας με πουλιά αφορούσε τα parrotlets, τα οποία είναι το δεύτερο μικρότερο είδος πουλιών. Τα πουλιά ηχογραφήθηκαν από υψηλής ταχύτητας κάμερες καθώς πετούσαν μπρος και πίσω μεταξύ ειδικών κουρνιάζων, τα οποία αντιπροσωπεύονταν σε διαφορετικά μεγέθη και υλικά. Αυτοί οι κουρνιάζοντες περιείχαν αισθητήρες που κατέγραψαν τις φυσικές δυνάμεις που σχετίζονταν με τα πουλιά κατά την απογείωση, την προσγείωση και το κουρνιάσμα.

Ο Roderick είναι ο βασικός συγγραφέας του εγγράφου.

«Τι μας έκπληξε ήταν ότι έκαναν τις ίδιες αεροπορικές манέβρες, ανεξάρτητα από τις επιφάνειες στις οποίες προσγειώνονταν», είπε ο Roderick. «Άφηναν τα πόδια να χειριστούν τη μεταβλητότητα και την πολυπλοκότητα της текстούρας της επιφάνειας». Αυτή η τυποποιημένη συμπεριφορά που观察εται σε κάθε προσγείωση πουλιών είναι ο λόγος για τον οποίο το «S» στο SNAG σημαίνει «στερεοτυπικό».

Δομή του SNAG

Το SNAG είναι παρόμοιο με τα parrotlets στον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζει κάθε προσγείωση με τον ίδιο τρόπο. Ωστόσο, λόγω του μεγέθους του quadcopter, το SNAG βασίζεται στα πόδια ενός πετρίτη. Αντί για οστά, έχει μια τρισδιάστατη εκτυπωμένη δομή και έχει κινητήρες και αλιεύματα ως μύες και τένοντες.

Κάθε πόδι του ρομπότ έχει τον δικό του κινητήρα που το μετακινεί μπρος και πίσω, καθώς και έναν επιπλέον για το κράτημα. Ένας μηχανισμός στο πόδι του ρομπότ βοηθά στην απορρόφηση της ενέργειας της προσγείωσης, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται παθητικά σε δύναμη κράτησης. Αυτό βοηθά στην δημιουργία ενός ισχυρού και ταχύ κράτησης που μπορεί να ενεργοποιηθεί για να κλείσει σε λιγότερο από 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Τα γόνατα του SNAG κλείνουν όταν το ρομπότ περιτυλίγεται γύρω από einen κλάδο, και ένας επιταχυντής που βρίσκεται στο δεξί πόδι αναφέρει όταν έχει προσγειωθεί, ενεργοποιώντας einen αλγόριθμο ισορροπίας για σταθεροποίηση.

Πιθανές Εφαρμογές

Υπάρχουν πολλές πιθανές εφαρμογές για ένα ρομπότ σαν το SNAG, όπως αποστολές έρευνας και διάσωσης και παρακολούθηση πυρκαγιών. Μπορεί επίσης να συνδεθεί με τεχνολογίες πέρα από τα drones και να τοποθετηθεί δίπλα σε πουλιά για να λάβει πληροφορίες για τη βιολογία των πουλιών.

Σύμφωνα με τον Roderick, μια από τις πιο υποσχόμενες και ενθουσιαστικές πιθανές εφαρμογές είναι η έρευνα για το περιβάλλον. Η ομάδα συνδέθηκε με einen αισθητήρα θερμοκρασίας και υγρασίας στο ρομπότ πριν το χρησιμοποιήσει για να καταγράψει το μικροκλίμα στο Όρεγκον.

«Μέρος του υποκείμενου κινήτρου αυτής της εργασίας ήταν να δημιουργήσουμε εργαλεία που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να μελετήσουμε τον φυσικό κόσμο», είπε ο Roderick. «Αν μπορούσαμε να έχουμε ένα ρομπότ που θα μπορούσε να ενεργεί σαν ένα πουλί, αυτό θα μπορούσε να ξεκλειδώσει εντελώς νέους τρόπους μελέτης του περιβάλλοντος».

Το νέο ρομπότ SNAG θα παίξει σίγουρα ένα ρόλο στη βελτίωση της έρευνάς μας για το περιβάλλον, παρέχοντας νέες πληροφορίες που ήταν προηγουμένως απρόσιτες.