Инженеры создали робота-птицу, который поможет исследовать окружающий мир

Когда мы смотрим на деревья, мы видим листья и ветки. Птицы же видят в них сложные конструкции. Ветки различаются по размеру и форме. Некоторые могут быть мокрыми, сухими или покрытыми мхом. И все же птицы способны без труда приземлиться практически на любую из них. Эта способность вызвала большой интерес в лабораториях инженеров Стэнфордского университета Марка Каткоски и Дэвида Лентинка. Вдохновившись, как оказалось, совершенно непростой тактикой приземления птиц, ученые разработали робота-подражателя. Искусственная птица поможет исследовать окружающий мир.

Годы исследований, вдохновленных животными, позволили ученым создать похожего на дрона робота-птицу. Его окрестили SNAG. Он способен летать, ловить и переносить предметы, а также садиться на различные поверхности. Исследователи использовали наблюдения за роботом, чтобы сравнить различные типы расположения пальцев птиц, а также для измерения микроклимата в отдаленных лесах штата Орегон.

«Нелегко имитировать то, как птицы летают и садятся на насест, — говорит Уильям Родерик, доктор философии и один из авторов исследования. — После миллионов лет эволюции они так легко взлетают и совершают посадку, даже несмотря на всю сложность и разнообразие ветвей деревьев, которые можно найти в лесу».

Ранее биологи исследовали попугаев, которые летали туда-сюда между специальными насестами, при этом их фиксировали пять высокоскоростных камер. В жердях самых разных размеров и материалов, включая дерево, пену, наждачную бумагу и тефлон, находились датчики, которые улавливали физические силы, связанные с посадкой и взлетом.

«Что нас удивило, так это то, что они выполняли одни и те же воздушные маневры, независимо от того, на какую поверхность приземлялись, — говорит Родерик. — Они позволяют ногам справляться с изменчивостью и сложностью самой текстуры поверхности».

Это шаблонное поведение, наблюдаемое при приземлении каждой птицы, послужило причиной того, почему буква S в SNAG означает «стереотипный».

Как и попугаи, SNAG одинаково подлетает к каждому объекту. Он основан на ногах сапсана: вместо костей имеет структуру, напечатанную на 3D-принтере, для совершенствования которой потребовалось 20 попыток печати, а также моторы и леску, заменяющие мышцы и сухожилия.

У каждой ноги есть собственный двигатель для движения вперед и назад, а другой — для захвата. Вдохновленный тем, как у птиц проходят сухожилия вокруг лодыжки, аналогичный механизм в ноге робота поглощает энергию удара при приземлении и пассивно преобразует ее в силу захвата. После того, как когти захватывают ветку, происходит блокировка лодыжек. Акселерометр на правой ноге сообщает, что робот приземлился, и запускает алгоритм балансировки для его стабилизации.

Разработчики подтвердили способность робота ловить предметы, брошенные рукой, в том числе модель добычи, мешок кукурузных бобов и теннисный мяч.

Имитатор может похвастаться бесчисленным множеством возможных применений, включая поисково-спасательные операции и мониторинг лесных пожаров.

Одно из наиболее интересных приложений SNAG — это исследование окружающей среды. С этой целью ученые прикрепили к роботу датчик температуры и влажности, который Родерик использовал для записи микроклимата в Орегоне.

Робот, который способен копировать действия птицы, откроет совершенно новые способы изучения окружающей среды и биоразнообразия тропических лесов.