Robotica en fysieke AI
Ingenieurs kijken naar de natuur om een vogel-achtige robot te creëren
Voeg Unite.AI toe aan je voorkeursbronnen op Google
Ingenieurs Mark Cutkosky en David Lentink, die in de labs van Stanford University werkten voordat ze naar de Universiteit van Groningen in Nederland verhuisden, hebben een vogel-achtige robot ontwikkeld die kan landen en voorwerpen kan dragen.
William Roderick, PhD, was een promovendus in beide labs.
“Het is niet gemakkelijk om na te bootsen hoe vogels vliegen en landen,” zei Roderick. “Na miljoenen jaren van evolutie, maken ze opstijgen en landen er zo gemakkelijk uit, zelfs te midden van alle complexiteit en variatie van de boomtakken die je in een bos zou vinden.”
De onderzoekers hebben jarenlang onderzoek gedaan naar dier-geïnspireerde robots en vogel-geïnspireerde luchtvaartrobots, wat heeft geleid tot de ontwikkeling van de nieuwe landingsrobot.
De robot is gedetailleerd in een artikel dat op 1 december is gepubliceerd in Science Robotics.
Het apparaat wordt een “gestereotypeerde natuur-geïnspireerde luchtvaartgreep” of SNAG genoemd. Wanneer het aan een quadcopter-drone wordt bevestigd, resulteert dit in een robot die kan vliegen, op verschillende oppervlakken kan landen en voorwerpen kan vangen en dragen. De onderzoekers gebruikten de robot om verschillende soorten vogelteenregelingen te vergelijken en microklimaten in het Oregon-bos te meten.
https://www.youtube.com/watch?v=JEKttzocgwU
Vorige studies met parrotlets
Het team heeft eerder onderzoek gedaan naar vogels met parrotlets, die de op een na kleinste papegaaiensoort zijn. De vogels werden opgenomen door high-speedcamera’s terwijl ze heen en weer vlogen tussen speciale landingsplaatsen, die werden weergegeven in verschillende maten en materialen. Deze landingsplaatsen bevatten sensoren die de fysieke krachten registreerden die waren geassocieerd met de vogels toen ze opstegen, landden en gingen zitten.
Roderick is de eerste auteur van het artikel.
“Wat ons verbaasde, was dat ze dezelfde luchtmanoeuvres uitvoerden, ongeacht welk oppervlak ze landden,” zei Roderick. “Ze lieten hun voeten de variatie en complexiteit van de oppervlaktestuur zelf afhandelen.” Dit formuleuze gedrag, dat bij elke vogellanding wordt gezien, is de reden waarom de “S” in SNAG staat voor “gestereotypeerd”.
Structuur van SNAG
SNAG lijkt op de parrotlets in de manier waarop het elke landing benadert. Echter, vanwege de grootte van de quadcopter, is SNAG gebaseerd op de poten van een slechtvalk. In plaats van botten, heeft het een 3D-geprinte structuur, en het heeft motoren en vissnoer als spieren en pezen.
Elk been van de robot heeft zijn eigen motor die het heen en weer beweegt, evenals een extra motor voor grijpen. Een mechanisme in het been van de robot helpt het de landingimpactenergie te absorberen, die vervolgens passief wordt omgezet in grijpkracht. Dit helpt een sterke en hoge-snelheidsklem te creëren die kan worden geactiveerd om in minder dan 20 milliseconden te sluiten. De enkels van SNAG vergrendelen eenmaal het om een tak heen gewikkeld is, en een versnellingssensor die zich op de rechtervoet bevindt, rapporteert wanneer het is geland, waardoor een balansalgoritme voor stabilisatie wordt geactiveerd.
Mogelijke toepassingen
Er zijn veel mogelijke toepassingen voor een robot zoals SNAG, zoals zoek- en reddingsmissies en bosbrandbewaking. Het kan ook worden bevestigd aan technologieën andere dan drones en naast vogels worden geplaatst om inzicht te krijgen in de biologie van vogels.
Volgens Roderick is een van de meest veelbelovende en spannende mogelijke toepassingen het onderzoek naar het milieu. Het team heeft een temperatuur- en luchtvochtigheidssensor aan de robot bevestigd voordat het deze gebruikte om de microklimaat in Oregon op te nemen.
“Een deel van de onderliggende motivatie van dit werk was om tools te creëren die we kunnen gebruiken om de natuurlijke wereld te bestuderen,” zei Roderick. “Als we een robot konden hebben die als een vogel kon handelen, zou dat volledig nieuwe manieren kunnen openen om het milieu te bestuderen.”
De nieuwe SNAG-robot zal ongetwijfeld een rol spelen bij het verbeteren van ons milieonderzoek, waardoor nieuwe inzichten worden geboden die eerder buiten bereik lagen.
