Изследователи са създали дрон, който може да ходи, да подскача и да се издига в полет с помощта на подобни на птичите крака, което значително разширява обхвата на различните потенциални условия на средата, достъпни за безпилотните летателни апарати.
Конструкторите от Лабораторията за интелигентни системи (LIS - Laboratory of Intelligent Systems) от Инженерния факултет на Федерална политехническа школа в Лозана (EPFL - Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), наричат разработката си буквално "Гарван" - RAVEN (Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments - Роботизиран летателен апарат, вдъхновен от птиците, за множество условия).
Проектиран на базата на кацащи птици като гарвани и врани, които често превключват между въздушна и наземна среда, многофункционалните роботизирани крака му позволяват да излита самостоятелно в среди, които досега са били недостъпни за крилатите дронове.
"Птиците първоначално са били вдъхновението за самолетите, а братята Райт са осъществили тази мечта, но дори днешните самолети все още са доста далеч от това, на което са способни птиците", обяснява докторантът Уон Дън Син (Won Dong Shin) от Лабораторията за интелигентни системи на EPFL. "Птиците могат да преминат от ходене към бягане във въздуха и обратно, без помощта на писта или ракета-носител. Инженерни платформи за този вид движения все още липсват в роботиката."
Конструкцията на RAVEN е насочена към максимално разнообразна походка при минимална маса. Вдъхновен от пропорциите на птичите крака (и продължителните наблюдения на гарвани в кампуса на EPFL), Син проектира набор от персонализирани, многофункционални птичи крака за дрон с фиксирано крило.
Той използва комбинация от математически модели, компютърни симулации и експериментални итерации, за да постигне оптимален баланс между сложността на краката и общото тегло на дрона (620 грама).
Кредит: EPFL/Alain Herzog
Полученият крак държи по-тежките компоненти близо до "тялото", докато комбинация от пружини и двигатели имитира мощните птичи сухожилия и мускули. Олекотените крака, вдъхновени от птиците, съставени от две съчленени стика, използват пасивна еластична става, която поддържа разнообразни пози за ходене, скачане и подскоци.
"Превръщането на птичите крака и стъпала в лека роботизирана система ни изправи пред проблеми, свързани с конструкцията, интеграцията и контрола, които птиците са решили елегантно в хода на еволюцията", разказва Дарио Флореано (Dario Floreano), ръководител на Лабораторията за интелигентни системи в Инженерния факултет на EPFL.
"Това ни накара не само да създадем най-мултимодалния крилат дрон до момента, но и да хвърлим светлина върху енергийната ефективност на скачането за излитане както при птиците, така и при дроновете."
Изследването е публикувано в Nature.
По-добър достъп за доставки или помощ при бедствия
Предишните роботи, проектирани да ходят, са били твърде тежки, за да подскачат, а роботите, проектирани да подскачат, не са имали крака, подходящи за ходене.
Уникалната конструкция на RAVEN му позволява да ходи, да преодолява пропасти в терена и дори да скача върху издигната повърхност с височина 26 см.
Учените също така експериментират с различни режими на започване на полета, включително излитане от стоеж и от падане, и установяват, че при скачането за полет се използват най-ефективно кинетичната енергия (скорост) и потенциалната енергия (увеличаване на височината).
Изследователите от LIS работят в екип с Ауке Ийсперт (Auke Ijspeert) от Лабораторията по биороботика на EPFL и с Лабораторията по невромеханика на Моника Дейли (Monica Daley) от Калифорнийския университет в Ървайн, за да адаптират биомеханиката на птиците към роботизираната локомоция. Кредит: EPFL/Alain Herzog
Тези резултати представляват само първата стъпка към по-доброто усвояване на принципите на проектиране и управление на мултимодалните летящи животни и тяхното превръщане в пъргави и енергийно ефективни безпилотни летателни апарати.
С мощни крака като на птиците, които често преминават между въздуха и земята, лекият крилат дрон също може да се движи по неравен терен и да излита от ограничени места без човешка намеса.
Тези възможности позволяват използването на такива безпилотни летателни апарати за инспекции на последиците от бедствия и доставки в ограничени зони. Екипът на EPFL вече работи върху подобрена конструкция и контрол на краката, за да се улесни кацането в различни среди.
"Крилата на птиците са еквивалент на предните крака при сухоземните четириноги, но малко се знае за координацията на краката и крилата при птиците - да не говорим за дроновете."
"Тези резултати представляват само първата стъпка към по-задълбоченото изучаване на принципите на конструкцията и управлението на мултимодалните летящи животни и тяхното претворяване в пъргави и енергийно ефективни дронове", отбелязва Флореано.
Справка: Won Dong Shin, Hoang-Vu Phan, Monica A. Daley, Auke J. Ijspeert, Dario Floreano. Fast ground-to-air transition with avian-inspired multifunctional legs. Nature, 2024; 636 (8041): 86 DOI: 10.1038/s41586-024-08228-9
Източник: Bird-inspired drone can jump for take-off, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Още по темата
Земята
За първи път океански дрон заснема кадри от ураган
Земята
5G антените ще бъдат издигани с дронове в стратосферата (видео)
Технологии
Турция ще получи военни дронове, въоръжени с картечница (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари