Робо-гълъб получи истинско оперяване и сега лети като птица

Учени от Станфордския университет са създали безпилотен летателен апарат, имитиращ полета на гълъб и с вградени истински пера на птица.

Изследователите от много години изучават физиката на полета на птиците, за да се научат да създават също толкова маневрени летателни апарати.

Инженерите от Лабораторията Лентинк (Lentink Lab) в Стандфорд са решили за тази цел да се обърнат за помощ към гълъбите, които са способни много бързо да променят траекторията си на полет, да лавират между сградите в градовете, да пикират и да изпълняват други маневри по време на полет. Фигурите от висшия пилотаж гълъбите и техните пернати роднини изпълняват, променяйки частично или напълно формата на крилата си. Но летателните апарати за съжаление нямат такива възможности.

Затова учените намерили просто и изящно решение. Те конструирали робот, който може да се допълни с пера от гълъби.

Отначало Дейвид Лентинк (David Lentink) заедно с колегите си много внимателно изучили скелетите, крилата и перата на гълъбите.

„За да се разработи робот, може да се използва труп на птица (а в музеите те са много) за да изучите нейния полет, не причинявайки вреда на нито едно животно“ – разказва Лентинк пред портала Gizmodo.

На този етап изследователите изяснили, че за управлението на полета птиците използват около 40 пера, като ставите на краката и пръстите осигуряват точен контрол за разположението на перата и размаха на крилата.

Друг важен извод на учените бил, че микроструктурата на перата осигурява тяхното свързване едно с друго, като по този начин те се превръщат в единна повърхност. Това влияе на аеродинамичните свойства и намалява необходимостта от контрол на отделните пера.

На следващия етап екипът възпроизвел този механизъм при безпилотен летателен апарат (дрон), наречен PigeonBot .

Неговото тяло било изработено от стиропор, докато първите прототипи били от карбон и стъкловлакна, но се оказали доста тежки. Роботът бил снабден с контролери, система GPS и датчици за дистанционно управление.

Към крилата на робота инженерите прикрепили истински пера от гълъб.

Pigeonbot също така бил снабден с витло, разположено отпред и изкуствена опашка. Изкуствените „крачка“ и „пръсти“, а също така гъвкавите „сухожилия“ контролирали положението на крилата. Робо-гълъбът не можел да размахва крилата си, а само да ги разгъва и сгъва.

Изследователите имали възможност да управляват дистанционно крилата и да карат робота да завива, да лети на крен и да изпълнява други маневри, имитиращи истински полет на гълъб.

Изпитанията на новия робо-гълъб първо били проведени в аеродинамична тръба, а след това на открито пространство. Средната скорост на полета на PigeonBot била около 40 км/ч.

По време на тестовете изследователите открили, че робо-гълъбът най-добре имитира полета на жива птица в случай, че всичките пера са взети от една птица.

Учените планират да продължат изучаването на физиката на полета на птиците за да могат да усъвършенстват своя PigeonBot.

Дейвид Лентинк смята, че изследванията и експериментите от този род ще са полезни за създаването не само на безпилотни летателни апарати, но и самолети от ново поколение. Разбира се не става въпрос да се поставят пера на самолетите, а за интеграция на определени летателни модели по време на полет.

Така един от най-важните изводи на специалистите се състои в това, че ъгълът на наклон на краченцата на птиците определя ъгъла на наклон на всичките пера. Това означава, че птиците могат да променят формата на своите крила без необходимостта да се контролира всяко перо отделно. Това намалява броя на променливите, тоест степените на свобода, необходими за „работата“ на крилата.

„Ние се отказахме от идеята, че трябва да се контролира всяка степен на свобода и аз мисля, че за бъдеще конструкторите на самолети ще извлекат максимална полза от това откритие. Бъдещите самолети едва ли ще махат с крила, но мисля, че техните крила ще променят формата си“ – резюмира Лентинк.

За първия етап на работата подробно се разказва в статия, представена в изданието Science. Втората част от работата по създаването на PigeonBot е публикувана в списанието Science Robotics.

Учените не за пръв път създават летателни апарати, имитиращи полета на различни представители на пернатата фауна. Преди време ви запознахме с изследването на учени от Университета Пардю, Илинойс, които са разработили орнитоптер, имитиращ полета на колибрито. За летящия робот са били разработени алгоритми за машинно обучение, които му позволявали да симулира всички особености в техниката на летене на птичката.