Как роботы на землю, как птицы?

Под пристальным взглядом пяти высокоскоростных камер, небольшой, светло-голубая птичка по имени Гэри ждет сигнала к вылету. Диана подбородок, аспирантом Стэнфордского университета и тренер Гэри, показывая пальцем на жердочке около 20 сантиметров. Подвох здесь заключается в том, что окунь покрыт тефлоном, что делает его, казалось бы, невозможно стабильно схватить.

Успешного приземления гари на тефлоновой, и на других окуней из различных материалов-это учение исследователей, как они могут создать машины, земли, как птица.

«Современные воздушные роботы обычно нужны ни взлетно-посадочной полосы или плоскую поверхность для легкого взлета и посадки. Для птицы, практически везде-это потенциальное место посадки, даже в городах», — сказал чин, который является частью лаборатории Давида Lentink, доцент кафедры машиностроения. «Мы действительно хотели понять, как они решают, что и динамика и силы, которые участвуют».

Даже самые совершенные роботы не хватательные способности животных, при работе с предметами различной формы, размеров и текстур. Так, исследователи собрали данные о том, как Гарри и двух других птиц приземлиться на различных типов поверхностей, включая разнообразные природные и искусственные окуни окунь весь в пене, наждачная бумага и тефлона.

«Это не просят в отличие от олимпийской гимнасткой, чтобы приземлиться на тефлон, покрытых высокими столбиками без известкования в свои руки», — сказал Lentink, который старший автор бумаги. Тем не менее, parrotlets сделал то, что кажется почти невозможным для человека выглядит очень просто.

Исследовательской группы, опубликованном августа. 6 в eLife, также включены детальные исследования трения вырабатывается птицы и ноги. От этой работы, исследователи обнаружили, что секрет мускусных универсальность parrotlet в тисках.

«Когда мы смотрим на человека бежит, прыгает белка или птица летит, ясно, что у нас есть длинный путь, чтобы пойти прежде, чем наша технология может попасть на территорию комплекса потенциал этих животных, как с точки зрения эффективности и контролируемым атлетизм», — сказал Уильям Родерик, аспирант в области машиностроения в Lentink лаборатории и лаборатории Марк куткоски из, Флетчер Джонс кафедра Инженерной школы. «Через изучение природных систем, которые развивались в течение миллионов лет, мы сможем добиться огромных успехов на пути к построению систем с беспрецедентными возможностями».

(Не)приземляться

Жерди в данном исследовании не были обычными зоомагазин акции. Исследователи разделили их на две части, вдоль, на тот момент, что совместиться с центром parrotlet ноги. Что касается птиц, то окуни чувствовал себя один филиал, но каждая половина сидела на собственном 6-осевой силы/датчик крутящего момента. Это означало, что исследователи могут захватить всего заставляет птицу положить на окуня во многих направлениях и как эти силы отличались между половинками — который показал, как тяжело птицам сжимая.

После того, как птицы захлопали все девять сил зондирования окуней размером ассорти, мягкость и скользкость, группа начала анализа первых стадиях высадки. Сравнивая различные окуня поверхности, они ожидали увидеть различия в том, как птицам подошел окунь и силу, с которой они высадились, но это не то, что они нашли.

«Когда мы сначала обрабатываются все наши данные о скорости и сил, когда птица приземляется, мы не видели каких-либо очевидных различий,» подбородок напомнил. «Но потом мы начали смотреть в кинематике ноги и когти — детали того, как они переехали те, и обнаружили, что они адаптируют их к приземление.»

Степень, в которой птицы обернула свои пальцы и завивала свои когти разнообразны, в зависимости от того, что они столкнулись при посадке. На грубые или мягкие поверхности, такие как средний поролон, наждачная бумага и лесоматериалы необработанные окуней-их ноги могут генерировать высокие выжимать силы с помощью своих когтей. На насестах, что было труднее понять — нить шелкового дерева, тефлона и большие березы, птицы свернувшись их когти больше, перетаскивая их вдоль окунь поверхности, пока они не были надежной опорой.

Эта переменная сцепление предполагает, что при создании роботов на землю на различных поверхностях, исследователи смогли отделить управление приближается посадки от действий, необходимых для успешного приземления.

Их измерения также показали, что птицы способны перемещать свои когти от одного постижимо кочку или яму другому в течение от 1 до 2 миллисекунд. (Для сравнения, это занимает человека около 100 до 400 миллисекунд для мигания.)

Птицы и боты

В куткоски из и Lentink лаборатории уже начались, характеризующий как parrotlets взлетать с различных поверхностей. В сочетании с их предыдущей работой исследуя, как parrotlets ориентироваться в своей среде, группа надеется, что результаты могут привести к более проворные летающие роботы.

«Если мы можем применить все, что мы узнаем, мы можем разработать бимодальный роботов, которые могут переход из воздуха в широком диапазоне различных сред и повышения универсальности воздушных роботов, которые мы имеем сегодня», — сказал чин.

К тому концу, Родерик работает на разработке механизмов, которые будут имитировать птичьи захвата форма и физики.

«Одно из применений этой работы, которая меня интересует имеет усаживаться роботов, которые могут действовать как единая команда маленьких ученых, которые делают записи, автономно, на полевые исследования в лесах или джунглях,» сказал Родерик. «Мне очень нравится рисовать с основы техники и применения их в новых областях, чтобы расширить границы того, что было ранее достигнуто, и то, что известно».

Куткоски из соавтор статьи и член Стэнфордского био-х и Ву Цай нейронаук Института. Lentink также является членом Стэнфордского био-Х.

Это исследование финансировалось Национальным научным фондом, Управление ВВС научно-исследовательских, инженерно-механический факультет в Стэнфорде и Министерство обороны.