ربات شاهین‌بال راز پرواز پرندگان را زنده کرد

پژوهشگران چینی موفق به ساخت ربات پرنده‌ای با نام RoboFalcon۲.۰ شده‌اند که توانایی برخاستن از زمین همانند پرندگان را دارد. این دستاورد علاوه بر روشن‌تر کردن سازوکار پرواز پرندگان افق‌های تازه‌ای را در حوزه هوانوردی الهام‌گرفته از طبیعت می‌گشاید.

به گزارش interesting engineering، این ربات با بهره‌گیری از سامانه بال‌های بازپیکربندی‌شونده می‌تواند در هنگام پرواز بال‌های خود را به سه حالت بال‌زدن، جاروکردن به جلو و جمع‌شدن تغییر دهد. چنین ترکیبی پیش‌تر در مقیاس پرندگان واقعی در رباتیک محقق نشده بود.

برخلاف بیشتر ربات‌های پرنده که متکی بر بال‌های ثابت یا ملخ‌های معلق هستند، RoboFalcon۲.۰ از حرکت موسوم به بال‌زدن–جارو–جمع شدن (FSF) بهره می‌برد که همزمان نیروی بَرا ایجاد کرده و کنترل گام (Pitch) را بر عهده می‌گیرد. آزمایش‌های تونل باد نشان داد که حرکت بال‌ها به سمت جلو در زوایای بزرگ‌تر، نیروی برا را افزایش داده و به ربات امکان سر بالا بردن می‌دهد؛ گامی حیاتی برای برخاستن از زمین.

 شبیه‌سازی‌ها نیز این سازوکار را تأیید کردند: جاروکردن بال‌ها باعث تقویت گردابه در لبه پیشرو بال شده، نیرو‌های آیرودینامیکی را افزایش می‌دهد و در عین حال مرکز فشار را به جلو منتقل می‌کند تا پایداری پرواز تضمین شود.

در آزمایش‌های میدانی RoboFalcon۲.۰ توانست با تکیه بر همین الگوی حرکتی از زمین برخیزد. ربات مانند یک پرنده، ابتدا به جلو خم شد با سرعت بال زد و سپس به‌تدریج وارد پرواز رو به جلو گردید.

این ربات با وزن تنها ۸۰۰ گرم و دهانه بال ۱.۲ متر به اندازه کافی سبک است تا دینامیک پرندگان کوچک را بازنمایی کند و در عین حال استحکام لازم برای آزمایش‌های کنترل‌شده را داشته باشد. البته مصرف انرژی آن در زمان برخاستن به‌شدت افزایش می‌یابد؛ الگویی که شباهت زیادی به هزینه متابولیکی بالای پرندگان در زمان پرواز اولیه دارد.

اندازه‌گیری‌ها نشان دادند که حرکت FSF ضریب برا و توانایی کنترل سر بالا را نسبت به بال‌زدن ساده بهبود می‌بخشد. دامنه قابل تنظیم جارو تا ۲۵ درجه نیز به ربات امکان می‌دهد مرکز آیرودینامیک خود را نسبت به بدن تغییر داده و کنترل بهتری در هنگام برخاستن داشته باشد.

با وجود این، آزمایش‌های میدانی محدودیت‌هایی را نیز آشکار کرد. هرچند ربات توانست برخاستی روان و پرواز در سرعت‌های پایین داشته باشد، اما با افزایش سرعت، پایداری گام کاهش یافت و نبود دم فعال باعث از دست رفتن کنترل شد. پژوهشگران قصد دارند این چالش را در نسخه‌های بعدی برطرف کنند.

اهمیت این دستاورد در آن است که بیشتر ربات‌های بال‌زن موجود یا بر اساس الگوی پرواز حشرات و معلق‌ماندن طراحی شده‌اند یا نیازمند سامانه‌های پرتاب خارجی مانند منجنیق هستند. RoboFalcon۲.۰ نخستین نمونه‌ای است که برخاست مستقل در مقیاس پرندگان را به نمایش می‌گذارد.

این فناوری می‌تواند در حوزه‌های گوناگونی همچون پایش محیط‌زیست، ماموریت‌های شناسایی و کاربرد‌های دفاعی مؤثر باشد؛ جایی که نیاز به پرواز عمودی، حرکت بی‌صدا و چابکی در سرعت‌های پایین حیاتی است. برتری دیگر چنین ربات‌هایی نسبت به پهپاد‌های ملخی، امکان پرواز طبیعی‌تر و کارآمدتر در شرایط جوی متلاطم است.

به‌رغم آنکه RoboFalcon۲.۰ هنوز در مرحله آزمایشی قرار دارد، پژوهشگران با تقلید دقیق از حرکات پرندگان، راه را برای ساخت ماشین‌های پرنده‌ای هموار کرده‌اند که نه‌تنها پرواز می‌کنند بلکه مانند طبیعت پرواز می‌کنند.

این پژوهش در نشریه Science Advances منتشر شده است.

انتهای پیام/