วิศวกรมองหาทิศทางจากธรรมชาติเพื่อสร้างหุ่นยนต์คล้ายกับนก

วิศวกร Mark Cutkosky และ David Lentink ซึ่งทำงานในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัย Stanford ก่อนจะย้ายไปที่มหาวิทยาลัย Groningen ในเนเธอร์แลนด์ ได้พัฒนาหุ่นยนต์คล้ายกับนกที่สามารถจับและยกของได้

William Roderick, PhD, เป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องปฏิบัติการทั้งสองแห่ง

“ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเลียนแบบการบินและจับของนก” Roderick กล่าว “หลังจากการวิวัฒนาการหลายล้านปี การบินและจับของนกดูเหมือนง่ายแม้จะมีความซับซ้อนและความหลากหลายของกิ่งไม้ในป่า”

นักวิจัยได้ศึกษาหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์และหุ่นยนต์คล้ายกับนกมาหลายปี ซึ่งนำไปสู่การสร้างหุ่นยนต์จับของใหม่

หุ่นยนต์นี้ได้รับการอธิบายไว้ในงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวันที่ 1 ธันวาคม ใน Science Robotics.

อุปกรณ์นี้เรียกว่า “stereotyped nature-inspired aerial grasper” หรือ SNAG เมื่อ附กับเครื่องบินขับไล่_quadcopter_ ผลลัพธ์คือหุ่นยนต์ที่สามารถบินไปรอบๆ จับและยกของได้ นักวิจัยใช้หุ่นยนต์นี้เพื่อเปรียบเทียบการเรียงสับของนกและวัดสภาพแวดล้อมในป่าโอเรกอน

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

การวิจัยก่อนหน้านี้เกี่ยวกับนกปาร์โรตเล็ต

ทีมวิจัยได้ศึกษานกปาร์โรตเล็ต ซึ่งเป็นนกปาร์โรตเล็ตที่เล็กที่สุดเป็นอันดับสอง นกเหล่านี้ถูกบันทึกโดยกล้องความเร็วสูงขณะบินไปมาระหว่างจุดจับพิเศษ ซึ่งแสดงถึงขนาดและวัสดุที่แตกต่างกัน จุดจับเหล่านี้มีเซ็นเซอร์ที่บันทึกแรงทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับการบิน จับ และจับของนก

Roderick เป็นผู้เขียนหลักของงานวิจัย

“สิ่งที่ทำให้เราประหลาดใจคือพวกมันทำการบินไปมาในลักษณะเดียวกัน ไม่ว่าจะจับพื้นผิวอะไร” Roderick กล่าว “พวกมันปล่อยให้เท้าจัดการกับความซับซ้อนและความหลากหลายของพื้นผิว” พฤติกรรมที่เห็นในนกทุกตัวที่จับพื้นคือเหตุผลที่ “S” ใน SNAG ย่อมาจาก “stereotyped”

โครงสร้างของ SNAG

SNAG มีลักษณะคล้ายกับนกปาร์โรตเล็ตในด้านการเข้าจับพื้น แต่เนื่องจากขนาดของเครื่องบินขับไล่_quadcopter_ SNAG จึงอิงจากขาของนกเหยี่ยวเพเรกริน แทนที่จะเป็นกระดูก มันจะมีโครงสร้างที่พิมพ์ 3 มิติ และมีเครื่องยนต์และเส้นลวดฟิชชิ่งแทนกล้ามเนื้อและเส้นเอ็น

ขาของหุ่นยนต์แต่ละขามีเครื่องยนต์ที่เคลื่อนที่ไปมา และมีเครื่องยนต์อีกตัวหนึ่งสำหรับการจับ มีกลไกในขาของหุ่นยนต์ที่ช่วยดูดซับพลังงานจากการกระแทก และแปลงพลังงานนั้นเป็นพลังการจับได้ ซึ่งช่วยสร้างการกินที่มีพลังและความเร็วสูงได้ ข้อเท้าของ SNAG จะล็อกเมื่อจับพื้น และมีเครื่องวัดความเร่งที่ติดอยู่ที่เท้าขวา ซึ่งจะรายงานเมื่อหุ่นยนต์จับพื้นและช่วยให้หุ่นยนต์สมดุล

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้

มีการประยุกต์ใช้หุ่นยนต์แบบ SNAG ที่เป็นไปได้มากมาย เช่น การค้นหาและช่วยเหลือ และการตรวจสอบไฟป่า หุ่นยนต์สามารถติดกับเทคโนโลยีอื่นๆ นอกเหนือจากเครื่องบินขับไล่_quadcopter_ และสามารถวางไว้ข้างๆ นกเพื่อศึกษาชีววิทยาของนก

ตาม Roderick หนึ่งในการประยุกต์ใช้ที่มีแนวโน้มและน่าสนใจที่สุดคือการวิจัยสิ่งแวดล้อม ทีมวิจัยติดเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้นไว้กับหุ่นยนต์ก่อนที่จะใช้มันเพื่อบันทึกสภาพแวดล้อมในโอเรกอน

“ส่วนหนึ่งของแรงบันดาลใจเบื้องหลังงานนี้คือการสร้างเครื่องมือที่เราสามารถใช้เพื่อศึกษาสิ่งแวดล้อม” Roderick กล่าว “หากเราสามารถมีหุ่นยนต์ที่สามารถทำตัวเหมือนนกได้ นั่นจะสามารถปลดล็อกวิธีการใหม่ๆ ในการวิจัยสิ่งแวดล้อม”

หุ่นยนต์ SNAG ใหม่จะไม่สงสัยเลยว่าจะมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงการวิจัยสิ่งแวดล้อมของเรา โดยให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ก่อนหน้านี้