Des ingénieurs se tournent vers la nature pour créer un robot ressemblant à un oiseau

Les ingénieurs Mark Cutkosky et David Lentink, qui ont travaillé dans les laboratoires de l'Université de Stanford avant de rejoindre l'Université de Groningen aux Pays-Bas, ont développé un robot ressemblant à un oiseau qui peut se percher et transporter des objets.

William Roderick, PhD, était un étudiant diplômé dans les deux laboratoires.

"Il n'est pas facile d'imiter la façon dont les oiseaux volent et se perchent", a déclaré Roderick. "Après des millions d'années d'évolution, ils rendent le décollage et l'atterrissage si faciles, même parmi toute la complexité et la variabilité des branches d'arbres que vous trouveriez dans une forêt."

Les chercheurs étudient depuis des années des robots inspirés des animaux et des robots aériens inspirés des oiseaux, ce qui a conduit au développement du nouveau robot perchoir. 

Le robot a été détaillé dans un article publié le 1er décembre dans sciences Robotique.

L'appareil s'appelle une « préhension aérienne stéréotypée inspirée de la nature » ​​ou SNAG. Lorsqu'il est attaché à un drone quadricoptère, le résultat est un robot qui peut voler, se percher sur différentes surfaces et attraper et transporter des objets. Les chercheurs ont utilisé le robot pour comparer différents types d'orteils d'oiseaux et pour mesurer les microclimats dans la forêt de l'Oregon.

Études antérieures avec des perroquets

Les études précédentes de l'équipe avec des oiseaux portaient sur des perroquets, qui sont la deuxième plus petite espèce de perroquet. Les oiseaux ont été enregistrés par des caméras à grande vitesse alors qu'ils volaient entre des perchoirs spéciaux, qui étaient représentés dans différentes tailles et matériaux. Ces perchoirs contenaient des capteurs qui captaient les forces physiques associées aux oiseaux lorsqu'ils décollaient, atterrissaient et se perchaient.

Roderick est l'auteur principal de l'article.

"Ce qui nous a surpris, c'est qu'ils effectuaient les mêmes manœuvres aériennes, quelles que soient les surfaces sur lesquelles ils atterrissaient", a déclaré Roderick. "Ils laissent les pieds gérer la variabilité et la complexité de la texture de surface elle-même." Ce comportement stéréotypé observé dans chaque atterrissage d'oiseau est la raison pour laquelle le "S" dans SNAG signifie "stéréotypé".

Structure de SNAG

SNAG est similaire aux perroquets dans la façon dont il aborde chaque atterrissage de la même manière. Cependant, en raison de la taille du quadcoptère, SNAG est basé sur les pattes d'un faucon pèlerin. Au lieu d'os, il possède une structure imprimée en 3D, et il a des moteurs et une ligne de pêche comme muscles et tendons. 

Chaque jambe du robot a son propre moteur qui la déplace d'avant en arrière, ainsi qu'un moteur supplémentaire pour la préhension. Un mécanisme dans la jambe du robot l'aide à absorber l'énergie d'impact à l'atterrissage, qui est ensuite passivement convertie en force de préhension. Cela aide à créer un embrayage puissant et à grande vitesse qui peut être déclenché pour se fermer en aussi peu que 20 millisecondes. Les chevilles de SNAG se verrouillent une fois qu'il s'enroule autour d'une branche, et un accéléromètre situé sur le pied droit signale quand il a atterri, déclenchant un algorithme d'équilibrage pour la stabilisation.

Applications potentielles

Il existe de nombreuses applications potentielles pour un robot comme SNAG, telles que les missions de recherche et de sauvetage et la surveillance des incendies de forêt. Il peut également être attaché à des technologies autres que les drones et être placé à côté des oiseaux pour mieux comprendre la biologie aviaire. 

Selon Roderick, l'une des applications potentielles les plus prometteuses et passionnantes est la recherche environnementale. L'équipe a attaché un capteur de température et d'humidité au robot avant de l'utiliser pour enregistrer le microclimat de l'Oregon.

"Une partie de la motivation sous-jacente de ce travail était de créer des outils que nous pouvons utiliser pour étudier le monde naturel", a déclaré Roderick. "Si nous pouvions avoir un robot qui pourrait agir comme un oiseau, cela pourrait ouvrir de toutes nouvelles façons d'étudier l'environnement."

Le nouveau robot SNAG jouera sans aucun doute un rôle dans l'amélioration de nos recherches environnementales, en fournissant de nouvelles informations qui étaient auparavant hors de portée.