Інженери звертаються до природи, щоб створити роботизованого птаха

Інженери Марк Каткоскі та Девід Лентінк, які працювали в лабораторіях Стенфордського університету, перш ніж переїхати до Університету Гронінгена в Нідерландах, створили роботизованого птаха, який може сідати та переносити об’єкти.

Вільям Родерік, PhD, був аспірантом у обидвох лабораторіях.

“Не легко імітувати, як птахи літають і сідають”, – сказав Родерік. “Після мільйонів років еволюції вони роблять зліт і посадку так легко, навіть серед усіх складностей і варіативності гілок дерев, які ви можете знайти у лісі”.

Дослідники протягом років вивчали роботизовані системи, натхненні тваринами, та роботизовані системи, натхненні птахами, що призвело до створення нового роботизованого птаха.

Робот був описаний у статті, опублікованій 1 грудня у Science Robotics.

Пристрій називається “стереотипованим натхненним природою авіаційним хватом”, або SNAG. Коли його прикріплюють до квадрокоптера, результатом є робот, який може літати, сідати на різні поверхні та ловити та переносити об’єкти. Дослідники використовували робота для порівняння різних типів розташування пальців птахів та для вимірювання мікроклімату в лісі Орегону.

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

Попередні дослідження з парротлетами

Попередні дослідження команди з птахами включали парротлетів, які є другою за розміром видом птахів. Птахів записували високошвидкісними камерами, коли вони літали туди й назад між спеціальними сідальнями, які мали різні розміри та матеріали. Ці сідальня мали сенсори, які реєстрували фізичні сили, пов’язані з птахами під час зльоту, посадки та сідання.

Родерік є головним автором статті.

“Що нас здивувало, так це те, що вони виконували одні й ті ж повітряні маневри, незалежно від поверхонь, на яких вони сідали”, – сказав Родерік. “Вони дозволяли ногам обробляти варіативність та складність текстури поверхні”. Це формульне поведінка, яку можна побачити у кожній посадці птахів, тому “S” у SNAG означає “стереотипований”.

Структура SNAG

SNAG схожий на парротлетів у тому, як він підходить до кожної посадки однаково. Однак через розмір квадрокоптера SNAG базується на ногах сокола. Замість кісток він має 3D-друковану структуру, і він має мотори та рибальські лінії як м’язи та сухожилля.

Кожна нога робота має свій власний мотор, який рухає її туди й назад, а також додатковий мотор для хватання. Механізм у нозі робота допомагає йому поглинати енергію удару при посадці, яку потім пасивно перетворюють у силу хватання. Це допомагає створити сильний і швидкий хват, який можна спрацювати за менш ніж 20 мілісекунд. Голіні SNAG блокуються, коли він обгортається навколо гілки, а акселерометр, розташований на правій нозі, повідомляє, коли він сідать, спрацьовуючи алгоритм балансування для стабілізації.

Потенційні застосування

Є багато потенційних застосувань для такого робота, як SNAG, наприклад, пошуково-рятувальні операції та моніторинг лісових пожеж. Його також можна прикріпити до технологій, інших ніж дрони, та розмістити поряд з птахами, щоб отримати уявлення про біологію птахів.

Згідно з Родеріком, одним з найбільш перспективних та цікавих потенційних застосувань є дослідження довкілля. Команда прикріпила до робота датчик температури та вологи, перш ніж використовувати його для реєстрації мікроклімату в Орегоні.

“Частина основної мотивації цієї роботи полягала у створенні інструментів, які ми можемо використовувати для вивчення природного світу”, – сказав Родерік. “Якщо ми могли б мати робота, який міг би діяти як птах, це могло б відкрити зовсім нові способи вивчення довкілля”.

Новий робот SNAG безумовно зіграє роль у покращенні наших досліджень довкілля, надаючи нові уявлення, які раніше були недоступні.