「PigeonBot」は飛行ロボットを本物の鳥に近づけます

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地球上で最も進んだロボット工学者でさえ、鳥が空中を飛ぶ際のエレガンスと効率を簡単に再現するのに苦労しています。スタンフォード大学の研究者による「PigeonBot」は、羽をつけられた飛行のユニークな品質を調査して実証することにより、それを変えることに一歩を踏み出しました。

表面的なレベルでは、PigeonBotは少し学校のプロジェクトのように見えます。しかし、このかなり行き当たりばったりの仕掛けに多くの考えが入りました。動的な羽の形状と個々の羽の位置との関係は非常に複雑であるため、鳥が飛ぶ方法はあまりよく理解されていません。

機械工学の教授であるデビッドレンティンクは、大学院生の何人かに「鳥の翼のモーフィングメカニズムの生体力学を分析し、これらの洞察を実際の飛行の羽を特徴とするモーフィングバイオハイブリッドロボットに具体化する」ように要求しました。レンティンクは賞賛する。

サイエンス誌へのインタビューで彼が説明するように:

最初の博士課程の学生であるAmanda Stowersは、骨格の動きを分析し、ロボットの手首と指の動きをエミュレートするだけで、20のプライマリフライトフェザーと20のセカンダリフライトフェザーをすべて作動させる必要があると判断しました。 2人目の生徒、Laura Matloffは、骨格の動きに対する単純な線形応答によって羽がどのように動くかを発見しました。ここでのロボットの洞察は、鳥の羽は、鳥が各羽を常に個別に作動させる必要がない巨大な作動不足のシステムであるということです。代わりに、すべての羽は、羽をスケルトンに接続する弾性靭帯を介して、手首と指の動きに自動的に従います。羽の位置制御を大幅に簡素化する独創的なシステムです。

チームは、羽毛の個々の制御が手動よりも自動であることに加えて、羽毛の小さな微細構造が、接続されていないものの束ではなく、連続した表面を形成し続ける一種の一方向ベルクロタイプの材料を形成していることを発見しました。これらの調査結果やその他の調査結果はScienceで発表されましたが、「3番目の学生」Eric Changが考案したロボット自体はScience Roboticsで説明されています。

フライングマシン

チャンとチームは、40羽の実際の鳩の羽と超軽量フレームを使用して、羽から揚力を引き出さないシンプルなフライングマシンを作りました。フロントにはプロペラがありますが、同じタイプを使用して操縦と操縦を行います。鳥が滑空するときにするように、屈曲とモーフィングの。

翼自体の生物学を研究し、次にPigeonBotシステムを観察して調整したところ、鳥(およびボット)は、翼が部分的に後退しているときは「手首」を使用し、伸ばしているときは「指」を使用して飛行を制御していることがわかりました。しかし、それは非常にエレガントな方法で行われ、必要な思考とメカニズムを最小限に抑えます。

これは、現在1世紀以上前に確立された原理に多くの点で依存している航空機の翼の設計の改善に影響を与える可能性のあるものです。もちろん、ジェット旅客機は急降下したりダイブしたりする必要はありませんが、無人偵察機やその他の小型機はこの機能が非常に役立つ場合があります。

「ここで提示された劣駆動のモーフィング翼の原理は、以前考えられていたよりも自由度の高い航空機およびロボット用のより経済的でシンプルなモーフィング翼の設計に影響を与える可能性があります。」

チームの次は、他の鳥の種を観察して、これらの技術が他の人と共有されているかどうかを確認します。レンティンクは翼と一致するように尾に取り組んでおり、ハヤブサに触発された新しい生物に触発されたロボットにも個別に取り組んでいます。 「私には多くのアイデアがあります」と彼は認めた。