محققان پای پرنده را به یک پهپاد اضافه کردند تا بتواند با پریدن از زمین بلند شود

تیمی از محققان دانشگاه پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) سوئیس و دانشگاه کالیفرنیا ارواین، موفق به طراحی و ساخت یک پهپاد با پای پرنده شده‌اند. این پهپاد رباتیک که RAVEN نام دارد و الهام‌بخش آن دنیای پرندگان است، می‌تواند در مکان‌هایی فرود آید و به پرواز درآید که هواپیماهای بال ثابت قادر به انجام چنین کاری نیستند.

توسعه یک پهپاد با پای پرنده توسط محققان

پهپاد RAVEN به جای چرخ‌های فرود رایج، از یک جفت پای مفصلی بهره می‌برد که به آن اجازه می‌دهد راه برود، از موانع بپرد و حتی بدون نیاز به باند فرودگاه، مستقیماً از زمین به هوا بلند شود. این پاهای مکانیکی که از ساختار پاهای پرندگانی مانند کلاغ الهام گرفته شده‌اند، به این پهپاد امکان می‌دهند تا با سرعت و انعطاف‌پذیری بالایی در محیط‌های مختلف حرکت کند.

پهپادهای کوادکوپتر اگرچه در انتخاب محل فرود و برخاست آزادتر هستند، اما مصرف انرژی بالای آن‌ها به دلیل استفاده از چهار موتور، یکی از محدودیت‌های اصلی آن‌ها محسوب می‌شود. در مقابل، پهپادهای بال ثابت با یک موتور و استفاده از خاصیت لغزش برای پرواز، از نظر مصرف سوخت کارآمدتر هستند.

محققان با الهام از پرندگان، توانستند قابلیت‌های پاهای پرندگان را به صورت مکانیکی و بدون افزایش وزن قابل توجه پهپاد و کاهش برد پروازی آن شبیه‌سازی کنند. این دستاورد که نتیجه ترکیب پیچیده‌ای از «مدل‌های ریاضی، شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و آزمایش‌های عملی» است، در مقاله‌ای که اخیراً در مجله Nature منتشر شده، به طور مفصل تشریح شده است.

طرح نهایی پاهای این پرنده رباتیک، تلفیقی هوشمند از فنرها و موتورها است که به دقت برای شبیه‌سازی عملکرد تاندون‌ها و ماهیچه‌های قدرتمند پرندگان واقعی طراحی شده‌اند. در مقابل، پاهای ساده‌تر این پهپاد از دو مفصل پیچیده به همراه انگشتان پا تشکیل شده‌اند که با یک مفصل الاستیک پسیو به هم متصل شده‌اند. این انگشتان نه تنها از سقوط مداوم RAVEN جلوگیری می‌کنند، بلکه نقشی حیاتی در راه رفتن و تنظیم زاویه حمله پهپاد برای برخاست‌های مؤثر ایفا می‌کنند.

استفاده از پاها برای برخاست‌ها و فرودهای کوتاه در پهپادهای بال ثابت، ایده کاملاً جدیدی نیست. در سال 2019، یک شرکت آفریقای جنوبی به نام Passerine، پهپادی به نام Sparrow را عرضه کرد که با استفاده از یک جفت پای فنردار قادر به پریدن از زمین و شروع پرواز از حالت سکون بود. اما آنچه RAVEN را منحصربه‌فرد می‌کند، پیچیدگی بیشتر پاهای آن است که به این پهپاد اجازه می‌دهد تا در زمین‌های ناهموار حرکت کند، از موانع کوچک و حتی از روی موانعی به ارتفاع 10 اینچ (25 سانتی‌متر) بپرد. علاوه بر این، RAVEN قادر به انجام پرش‌های عمودی است.

عملکرد RAVEN محدود به فرودگاه‌ها یا سطوح صاف نیست که برای چرخ‌های فرود سنتی مناسب هستند. این پهپاد همچنین نیازی به دخالت انسان برای ادامه پرواز ندارد. RAVEN می‌تواند در مناطقی که ممکن است برای انسان خطرناک یا غیرقابل دسترسی باشد، فرود آمده و به اکتشاف بپردازد و سپس به صورت خودکار به مکانی امن برای برخاست حرکت کند. نکته قابل توجه این است که RAVEN تمام این کارها را با مصرف انرژی بسیار کمتر از یک پهپاد کوادکوپتر انجام می‌دهد و در نتیجه برد عملیاتی بیشتری دارد.

منبع خبر