Dodano: 21 styczeń 2020r.

Robot z piórami gołębia lata niczym żywy ptak

Grupa naukowców z Uniwersytetu Stanforda opracowała latającego robota, który w powietrzu zachowuje się niemal tak samo jak ptak. PigeonBot jest wielkości gołębia i wyposażono go także w jego prawdziwe pióra. Może zmieniać w locie kształt skrzydła oraz rozstawienie piór, co pozwala mu poruszać się z gracją po niebie.

Robot z piórami gołębia

 

Zrozumienie, jak latają ptaki nie jest łatwym zadaniem, ale gdzie najlepiej szukać wskazówek, jak nie u samych ptaków. Tak też zrobił David Lentink z Uniwersytetu Stanforda. Obserwacje ptaków pozwoliły mu na skonstruowanie latającego robota, którego skrzyła mogą zmieniać kształt podczas lotu. Co więcej, robot ten może także manipulować rozstawem piór.

PigeonBot, bo tak został nazwany robot, pozwala na nowe spojrzenie na lot i może utorować drogę dla bardziej zwinnych maszyn powietrznych. Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Science Robotics”.

Robot-gołąb zdradza tajniki lotu

- Moim marzeniem jest opracowanie robotów, które latają tak samo jak ptaki. Byłby to duży krok naprzód – przyznał Lentnik.

Ptaki mogą modyfikować kształt swoich skrzydeł, rozkładając pióra lub zbliżając je do siebie. Pozwala to na szybszy i zwinniejszy lot oraz precyzyjne manewry. Wykorzystując nowe spostrzeżenia na temat tego, jak stawy skrzydeł gołębi kontrolują rozstawienie piór, naukowcy zbudowali robota-gołębia, który w locie zachowuje się niemal jak ptak.

PigeonBot został wyposażony w prawdziwe gołębie pióra. Jest napędzany śmigłem i rozwija prędkość około 40 kilometrów na godzinę. Jego konstrukcja była modelowana na podstawie struktur szkieletowych gołębi i ruchów ich piór. Na uwagę zasługuje przede wszystkim konstrukcja skrzydeł, które zbudowano tak, by zginały się w tych samych miejscach, gdzie ptaki mają stawy nadgarstka oraz palca. Można to kontrolować zdalnie.

Zmiana kształtu skrzydła

Grupa z Uniwersytetu Stanforda swoje badania rozpoczęła od analizy budowy skrzydeł martwych gołębi. Uczonych interesowało przede wszystkim to, w jaki sposób ptaki kontrolują ich kształt.- Umieściliśmy znaczniki na skrzydłach i po prostu nimi ruszaliśmy. To pozwoliło nam dokładnie zmierzyć związek między ruchem piór a ruchem kości - wyjawił Lentink.

Eksperymenty te wykazały, że kąty poruszania się dwóch stawów, nadgarstka i palca, najbardziej wpływają na ustawienie piór. Orientacje długich, sztywnych piór wspierają ptaka w kontroli lotu i określa kształt skrzydła.

- Odkryliśmy, w jaki sposób ptaki są w stanie płynnie zmieniać kształt skrzydła w zaskakująco prosty sposób - przyznał Lentink i dodał, że badania dostarczyły dowodów na to, iż ptaki mogą kontrolować swój lot za pomocą tylko jednego ze stawów.

Uczeni zaobserwowali też, że kąt nadgarstka określał kąty wszystkich piór lotnych w jednym momencie, co oznacza, że ​​ptaki mogą zmieniać kształt swoich skrzydeł bez konieczności kontrolowania poszczególnych piór. Zmniejsza to liczbę zmiennych wymaganych do modelowania skrzydeł. W testach robota zespół wykazał też, że zgięcie tylko jednego z paców pozwala na wykonanie skrętu.

Nieznany wcześniej element

W drugim badaniu opublikowanym na łamach pisma „Science”, którego współautorem również był Lentnik, uczeni wykorzystali PigeonBota, by sprawdzić, w jaki sposób ptaki zapobiegają tworzeniu się zbyt dużych przerw między piórami w rozłożonych skrzydłach.

W eksperymentach polegających na nakładaniu jednego ptasiego pióra na wierzch drugiego, w celu naśladowania nakładających się piór podczas lotu - badacze odkryli, że pióra początkowo łatwo się rozsuwały, ale potem zaczepiały o siebie.

Obrazy mikroskopii elektronowej i rentgenowskiej ujawniły małe haczyki o długości zaledwie kilku mikrometrów, które pozwalają piórom oddalać się od siebie, zapewniając jednocześnie, że nie rozchodzą się zbyt daleko. - To coś jak rzepy, które utrzymują pióra razem – wyjaśnił Lentnik.

 

Źródło: New Scientist, ScienceNews, fot. Lentink Lab/Stanford University