Robot-kruk chodzi i lata jak ptak. Naukowcy stworzyli nowy prototyp drona

Hybryda ptaka i robota została przez badaczy nazwana krukiem ("Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple Environments", w skrócie RAVEN). To nowy prototyp zdalnie sterowanego drona, który łączy konstrukcję ze stałym skrzydłem i przegubowymi nogami, co pozwala mu przemierzać różne środowiska i startować wydajniej niż obecne drony. Naukowcy pochwalili się swoim odkryciem na łamach naukowego czasopisma "Nature".

Jego konstrukcja wymiarami i wagą przypomina prawdziwego kruka - robot-kruk liczy ok. 50 cm, rozpiętość skrzydeł mierzy 100 cm i waży 600 gramów - co zapewnia optymalne połączenie siły i ciężaru. Może chodzić, skakać przez szczeliny i przeszkody, a także startować z pozycji stojącej, spadającej i skaczącej. Wynalazek wykorzystuje naśladujące ptasie nogi do chodzenia, skakania i szybkiego startu do lotu, co jak wskazują naukowcy, jest bardziej energooszczędne w porównaniu do startu wykorzystującego wyłącznie napęd śmigłowy.

W opublikowanym artykule w "Nature" badacze porównują efektywność różnych strategii startu, pokazując przewagę skoku. Badania ujawniły, że starty z wykorzystaniem skoków są dziesięciokrotnie bardziej energooszczędne od tradycyjnych i umożliwiają osiągnięcie wyższych prędkości startu, sięgających do 2,4 m/s. Zaobserwowano, że same nogi generują prędkość 2,2 m/s, co stanowi aż 91,7 proc. docelowej szybkości startu, podkreślając skuteczność projektu kończyn w porównaniu do śmigieł.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Start skokowy ptasiego drona, według wyliczeń badaczy, wygenerował wyższą prędkość startu, przyspieszenie, moc wyjściową i efektywność energetyczną w porównaniu ze startami stojącym i spadającym. W porównaniu z innymi dronami wielofunkcyjnymi, pokazuje, że dodanie większej liczby trybów lokomocji zmniejsza wydajność podobnych dronów. Robot-kruk jest zdolny do startu z wyżej położonych miejsc, co czyni go podobnym do ptaków, które skaczą, by wznieść się w powietrze. Podczas lotu urządzenie jest napędzane jednym śmigłem umieszczonym z przodu, a kierunek jego lotu kontrolowany jest przez ogon z tyłu.

Badania opublikowane w "Nature" udowadniają, że konstrukcja RAVEN otwiera nowe możliwości dla dronów w bardziej wymagającym terenie. Ten nowatorski mechanizm łączy w sobie cechy skrzydeł ze stałymi elementami oraz przegubowych nóg, co umożliwia mu działanie w zróżnicowanych środowiskach oraz efektywniejsze startowanie w porównaniu do standardowych dronów.

Robot wykorzystuje również elastyczne nogi do ruchu po powierzchni oraz przystosowania się do trudnych terenów. Gdy robot-kruk się porusza, utrzymuje pionową postawę dzięki zaawansowanym cechom kończyn, jak zgięcia w biodrach i kostkach, które maksymalizują energię kinetyczną podczas skoków, oraz elastycznym stawom palców, pozwalającym na ustawienie stóp pod różnymi kątami bez ryzyka przewrócenia się.

Choć standardowe bezzałogowe statki powietrzne są bardziej wytrzymałe, potrzebują dużej przestrzeni startowej – podobnie jak samoloty, co wynika z badania. Część dronów jest wpuszczana w powietrze przy użyciu katapulty, podobnie jak na lotniskowcach, lecz są one mniej elastyczne pod względem zastosowań. Nowy prototyp drona-kruka - jak uważają naukowcy - dzięki swojemu szybszemu startowi może raz na zawsze zrewolucjonizować mechanizm startowania dronów.

Naukowcy mają nadzieję, że ich wynalazek stanie się modelem dla przyszłych, większych dronów, a może nawet dla standardowych rozmiarów samolotów. Ulepszenia te mogłyby znacznie poprawić stabilność przy lądowaniach oraz ogólny potencjał latających maszyn, jak spekulują badacze.