حاول قدر المستطاع ، حتى أكثر علماء الروبوتات تقدمًا على وجه الأرض يكافحون من أجل إعادة خلق الأناقة والفعالية السهلة التي تطير بها الطيور في الهواء. يتخذ "PigeonBot" من باحثي ستانفورد خطوة نحو تغيير ذلك من خلال التحقيق وإثبات الصفات الفريدة للطيران الريش.
على المستوى السطحي ، يبدو PigeonBot قليلاً ، كما نقول ، كمشروع مدرسي. ولكن تم التفكير كثيرًا في هذه الأداة الغريبة التي تبدو عشوائية نوعًا ما. تبين أن الطريقة التي تطير بها الطيور ليست مفهومة جيدًا حقًا ، لأن العلاقة بين شكل الجناح الديناميكي ومواقع الريش الفردي معقدة للغاية.
تحدى أستاذ الهندسة الميكانيكية ديفيد لينتينك بعض طلابه الخريجين لـ "تشريح الميكانيكا الحيوية لآلية تشكيل جناح الطيور وتجسيد هذه الأفكار في روبوت هجين بيولوجي يتحول إلى ريش طيران حقيقي" ، متخذين نموذجهم الحمام الشائع - مرونته التي Lentink معجب.
كما يوضح في مقابلة مع مجلة Science:
حللت طالبة الدكتوراه الأولى ، أماندا ستورز ، حركة الهيكل العظمي وقررت أننا نحتاج فقط إلى محاكاة حركة الرسغ والأصابع في الروبوت لدينا لتحريك جميع ريش الطيران الأساسي العشرين والثانوي العشرين. كشفت الطالبة الثانية ، لورا ماتلوف ، عن كيفية تحرك الريش عبر استجابة خطية بسيطة لحركة الهيكل العظمي. البصيرة الروبوتية هنا هي أن جناح الطائر هو نظام عملاق غير فعال حيث لا يتعين على الطائر أن يحرك كل ريشة على حدة. بدلاً من ذلك ، تتبع جميع الريش حركة الرسغ والأصابع تلقائيًا عبر الرباط المرن الذي يربط الريش بالهيكل العظمي. إنه نظام بارع يبسط إلى حد كبير التحكم في موضع الريش.
بالإضافة إلى اكتشاف أن التحكم الفردي في الريش يكون آليًا أكثر منه يدويًا ، وجد الفريق أن الهياكل الدقيقة الدقيقة على الريش تشكل نوعًا من مادة أحادية الاتجاه من نوع الفيلكرو تجعلها تشكل سطحًا مستمرًا بدلاً من مجموعة من الأجزاء غير المتصلة . كانت هذه وغيرها من النتائج نشرت في العلومفي حين أن الروبوت نفسه ، الذي ابتكره "الطالب الثالث" ، إريك تشانغ ، هو الموصوفة في Science Robotics.
باستخدام 40 ريشة حمامة فعلية وإطار فائق الخفة ، صنع تشانغ والفريق آلة طيران بسيطة لا تستمد من ريشها - بها مروحة في المقدمة - ولكنها تستخدمهم للتوجيه والمناورة باستخدام نفس النوع من الانثناء والتحول كما تفعل الطيور نفسها عند الانزلاق.
بدراسة بيولوجيا الجناح نفسه ، ثم مراقبة وتعديل أنظمة PigeonBot ، وجد الفريق أن الطائر (والروبوت) استخدم "معصمه" عندما يكون الجناح متراجعًا جزئيًا ، و "الأصابع" عند التمدد للتحكم في الطيران. ولكن يتم ذلك بطريقة أنيقة للغاية تقلل من الفكر والآليات المطلوبة.
جناح PigeonBot. يمكنك أن ترى أن الريش مرتبط بوصلات مرنة ، لذا فإن تحريك الريش يحرك الآخرين.
إنه نوع من الأشياء التي يمكن أن تساعد في تحسين تصميم الجناح للطائرات ، والتي تعتمد حاليًا في نواح كثيرة على المبادئ التي تم وضعها منذ أكثر من قرن. بالطبع ، لا تحتاج طائرات الركاب إلى الغوص أو التدحرج في غضون مهلة قصيرة ، لكن الطائرات بدون طيار والمراكب الصغيرة الأخرى قد تجد هذه القدرة مفيدة للغاية.
كتب الباحثون في ورقة Science Robotics: "قد تلهم مبادئ الجناح المتحرك الخاملة المعروضة هنا تصميمات أجنحة أكثر اقتصادية وأبسط للطائرات والروبوتات مع درجات حرية أكبر مما كان يُنظر إليه سابقًا".
التالي بالنسبة للفريق هو مراقبة المزيد من أنواع الطيور لمعرفة ما إذا كانت هذه التقنيات مشتركة مع الآخرين. يعمل Lentink على ذيل يتناسب مع الأجنحة ، وبشكل منفصل على روبوت جديد مستوحى من الحيوية مستوحى من الصقور ، والتي يمكن أن يكون لها أرجل ومخالب أيضًا. اعترف "لدي العديد من الأفكار".
المصدر: https://techcrunch.com/2020/01/16/pigeonbot-brings-flying-robots-closer-to-real-birds/
