Квадрокоптер научили садиться на ветки деревьев (видео)

Птицы довели искусство приземления на сложные поверхности вроде древесных веток до совершенства. И теперь ученые Стэнфорда разработали для нового робота полезный набор конечностей, похожих на птичьи. У дрона появились когти, подушечки “пальцев”, изогнутые стопы и лапы, которые могут сгибаться, что позволяет роботу гладко приземляться практически где угодно.

У бота есть четыре набора пропеллеров для полета вверху, и две лапы внизу. Лапы очень похожи на те, какие есть у любой птицы, которую можно увидеть, выглянув в окно.

Исследование, опубликованное в издании Science Robotics, детально описывает стадии создания бота, которому требуются минимальные вычислительные возможности его управляющей панели. В будущем результаты этой работы можно будет применять в других проектах, что позволит освободить вычислительные мощности для программирования других задач, таких как наблюдение, запись и перемещение в пространстве. Такие птичьи робоноги можно также использовать для создания моделей движения и функционирования лап пернатых без участия настоящих птиц.

Чтобы создать первоначальный прототип команда разработчиков изучала доступные тексты по морфологии пернатых и птичьи трупы. Инженеры стремились получить как можно больше информации без использования живых животных.

Главный инженер Дэвид Лентинк и его команда создали множество версий робоног, чтобы добиться нужного эффекта сжатия на поверхностях, похожих на ветки. Чтобы убедиться, что робот сможет правильно приземлиться на ветку, каждая версия прошла целый ряд тестов. Если лапы не могли ухватиться за поверхность, робот падал. После чего команда вносила изменения и приступала к новой попытке, пока не добилась желаемого результата.

Сначала инженеры больше фокусировались на амортизации удара при приземлении, а не на характеристиках лап пернатых. Однако такие роботы не могли удержаться на ветках. И чем дальше, тем больше строение робоноги стало напоминать птичье.

Команда также пришла к выводу, что лучше использовать две лапы, а не одну, так как исследования показали, что две ноги помогают роботу достичь баланса на неравномерных поверхностях. Инженеры также поменяли плоские резиновые подушечки ноги робота на новые. У новых подушечек была изогнутая форма с более жесткой поверхностью, которая тем не мене по-прежнему могла сжиматься. 

На 3Д-принтере были напечатаны элементы, похожие на когти. Ими заменили ранее используемые крюки, которые были слишком острыми, что не давало выполнить поставленную задачу.

Помимо внешнего вида команде нужно было добиться и правильного движения ноги. Окончательная версия робоноги может сгибаться в двух местах, что позволяет лапе схватиться за ветку, согнувшись сначала в одном месте, а потом во втором. В точности как человек, которому нужно ухватить что-то, сначала повернет запястье, а потом пальцы.

Для смягчения удара при приземлении лапы также сгибаются во время контакт с поверхностью. Такие особенности позволяют боту приспособиться к любой поверхности, на которую он садится.

После того, как команде удалось сбалансировать все элементы, бот смог садиться на любую, даже самую сложную поверхность. 

Его бросали в воздух 190 раз, но его структурная целостность при этом почти не нарушилась, и он продолжал цепко хвататься за ветки. При этом для расчета приземления использовались очень малые вычислительные мощности. Так как робоноги сами по себе достаточно хорошо приспособлены для посадки бота, нет никакой нужды в использовании искусственного интеллекта. 

Робоноги открывают множество возможностей при использовании дронов, так как снижают требования к месту посадки.

С помощью подобных робоног маленькие дроны могут наблюдать за окружающим, сидя на ветках, что экономит использование электроэнергии.

По материалам Popular Science

Читайте также:

Дроны будут доставлять посылки в удаленные районы Японии с 2023 года

Инженеры создали робота, который летает подобно птице