Insinöörit katsovat luontoon robotin kehittämiseen, joka muistuttaa lintua

Insinöörit Mark Cutkosky ja David Lentink, jotka työskentelivät Stanfordin yliopiston laboratorioissa ennen siirtymistään Groningenin yliopistoon Alankomaissa, ovat kehittäneet linnunkaltaisen robotin, joka pystyy laskeutumaan ja kantamaan esineitä.

William Roderick, PhD, oli jatko-opiskelija molemmissa laboratorioissa.

”Ei ole helppoa jäljitellä, miten linnut lentävät ja laskeutuvat”, Roderick sanoi. ”Miljoonien vuosien evoluution jälkeen he tekevät lähdön ja laskun näyttämään niin helppoa, vaikka kaiken monimutkaisuuden ja vaihtelevuuden, jonka löytää puun oksista metsässä.”

Tutkijat ovat vuosien ajan tutkineet eläinten innoittamia roboteja ja lintujen innoittamia ilmaroboteja, mikä on johtanut uuden laskeutumisrobotin kehittämiseen.

Robotti on kuvattu tutkimuksessa, joka julkaistiin 1. joulukuuta Science Robotics -julkaisussa.

Laite on kutsuttu ”stereotyyppiseksi luonnon innoittamaksi ilmaliittimeksi” eli SNAG:ksi. Kun se on kiinnitetty neljään moottoriseen droneen, tuloksena on robotti, joka pystyy lentämään, laskeutumaan eri pinnoille ja sieppaamaan ja kantamaan esineitä. Tutkijat käyttivät robottia vertailemaan eri lintujen varpaan järjestelyjä ja mittaamaan mikroilmastoja Oregonin metsässä.

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

Aiemmat tutkimukset parrotleilla

Tutkijaryhmän aiemmat tutkimukset linnuilla liittyivät parrotteihin, jotka ovat toiseksi pienin papukaijalaji. Linnut tallennettiin korkean nopeuden kameroiden avulla, kun ne lensivät edestakaisin erityisten laskeutumispaikkojen välillä, jotka edustivat eri kokoja ja materiaaleja. Nämä laskeutumispaikat sisälsivät anturit, jotka tallensivat linnuista johtuvat fyysiset voimat lähdön, laskun ja laskeutumisen aikana.

Roderick on tutkimuksen ensisijainen tekijä.

”Mitä meitä yllätti, oli se, että he suorittivat samat ilmailuliikkeet, riippumatta siitä, mille pinnoille he laskeutuivat”, Roderick sanoi. ”He antoivat jalkojen hoitaa pinnan tekstuurin ja monimutkaisuuden.” Tämä kaavamainen käyttäytyminen, jota nähdään jokaisessa linnun laskussa, on syy siihen, miksi SNAG:n ”S” tarkoittaa ”stereotyyppistä”.

SNAG:n rakenne

SNAG muistuttaa parrotteja siinä, miten se lähestyy jokaista laskua samalla tavalla. Kuitenkin droneen koon vuoksi SNAG perustuu peregrini-falconin jalkoihin. Sen sijaan, että siinä olisi luuta, siinä on 3D-tulostettu rakenne, ja siinä on moottorit ja kalastuslina lihasten ja jännetten tavoin.

Jokaisella robotin jalalla on oma moottorinsa, joka liikuttaa sitä edestakaisin, sekä erillinen moottori otteiden hallitsemiseen. Mekanismi robotin jalassa auttaa sitä absorboidumaan laskeutumisen energian, joka muunnetaan passiivisesti piteväksi voimaksi. Tämä auttaa luomaan vahvan ja nopean puristuksen, joka voidaan laukaista sulkeutumaan vain 20 millisekunnissa. SNAG:n nilkat lukittuvat, kun se kietoutuu oksaan, ja kiihtyvyysanturi, joka on oikeassa jalassa, ilmoittaa, kun se on laskeutunut, laukaisten tasapainotusalgoritmin stabiloimiseksi.

Potential sovellukset

On olemassa monia potentiaalisia sovelluksia SNAG-robotille, kuten etsintä- ja pelastustehtävät ja metsäpalojen valvonta. Sitä voidaan myös kiinnittää muihin teknologioihin kuin droneen ja asettaa linnun rinnalle saadakseen näkemyksiä lintujen biologiaan.

Roderickin mukaan yksi lupaavimmista ja jännittävimmistä potentiaalisista sovelluksista on ympäristön tutkimus. Tutkijaryhmä kiinnitti robotiin lämpötila- ja kosteusanturin ennen kuin käytti sitä tallentamaan mikroilmaston Oregonissa.

”Osa tämän työn taustalla olevasta motivaatiosta oli luoda työkaluja, joita voimme käyttää luonnon tutkimiseen”, Roderick sanoi. ”Jos voisimme kehittää robotin, joka voisi toimia linnun tavoin, se voisi avata täysin uusia tapoja tutkia ympäristöä.”

Uusi SNAG-robotti tulee varmasti vaikuttamaan ympäristön tutkimuksen parantamiseen ja tarjoamaan uusia näkemyksiä, jotka olivat aiemmin ulottumattomissa.