بالدار “PigeonBot” پرواز با پرهای

به عنوان دور برگشت به عنوان ایکاروس را بد بخت حمل و نقل هوایی تلاش انسان باید نگاه به پرندگان الهام بخش در ما هوابرد تلاش. اما واقعا birdlike پرواز با بال های طولانی فراموش ما برای یک چیز, مهندسین, تلاش برای درک اینکه چگونه پرندگان کنترل بال و پر است. اما دو مطالعه جدید می تواند تغییر دهد. محققان به تازگی طراحی شده و به پرواز در یک ربات با بال است که می تواند تغییر شکل midflight مانند پرندگان انجام دادن آن بیشتر مانور از سفت و سخت هواپیماهای بدون سرنشین است.

برای طراحی بالدار ربات محققان برای اولین بار با استفاده از حرکت-ضبط ویدئو به بررسی چگونگی کبوتر بریزید و انعطاف پذیری بال خود را در هنگام پرواز. بر اساس نتایج آنها تعیین می شود آن را ممکن است برای کنترل 20 پرهای بر روی هر بال یک ربات است که به آنها لقب “PigeonBot”—از طریق باندهای الاستیک متصل به فقط دو مفاصل. آنها همچنین با استفاده از مدرن تکنولوژی تصویربرداری به دست آوردن بینش جدید به چه میکروسکوپی سازه های موقت قلاب بسیاری از گونه های پرنده’ پرهای به یک دیگر در طول پرواز. PigeonBot نیازهای واقعی پر و بال به کار, بنابراین محققان باید هنوز هم پیدا کردن راه هایی به صورت مصنوعی تکثیر پرهای’ ویژگی به تکنولوژی به سطح بعدی.

اعتبار: Lentink آزمایشگاه دانشگاه استنفورد

دانشمندان مدل ربات بال و پر حرکات از نزدیک در کسانی که زنده کبوتر, مطالعه می گوید co-نویسنده اریک چانگ یک مهندس مکانیک در دانشگاه استنفورد. کبوتر می تواند به شدت به نوبه خود و بانک با تغییر شکل بال یک ویژگی محققان می خواستم برای ساخت را در حال پرواز. Motion-capture فیلم نشان داد که چگونه کبوتر انجام این کار در درجه اول با باز و بسته شدن مفاصل مچ دست خود را.

هنگامی که این پژوهشگران ساخته شده است یک نمونه اولیه—فوم-تخته بدن با پردازنده الکترونیکی, سیستم های هدایت و باندهای الاستیک کنترل واقعی کبوتر پر و بال—آنها برای اولین بار خم بال خود را در یک تونل باد برای تعیین اگر آن را می تواند عملکرد پر باد در شرایط دنیای واقعی. این کار هموار کردن راه برای هواپیمای بی موتوری پرواز و چرخش آزمون در خارج از آزمایشگاه. چانگ سرنشین PigeonBot از زمین و توصیف آن به عنوان فوق العاده nerve-wracking تجربه: “[وقتی که] ما تا به حال فرود در یک قطعه, من به یاد داشته باشید سقوط بر روی زمین پس از آن در این حس رهایی,” او می گوید. دانشمندان انتشار نتایج خود را در ماه ژانویه در علم رباتیک.

کبوتر پر و بال می تواند به طور خودکار متصل به همسایگان خود را به شکل, صاف, انعطاف پذیر, پرواز, سطح, و PigeonBot را سازندگان تا به حال کشف کردن دقیقا چگونه است. مانند بسیاری از گونه های پرنده, کبوتر انجام این کار با ساختار میکروسکوپی به نام lobate مژه ها که ornithologists مستند در اوایل قرن 20th. اما تا حدودی به دلیل محدودیت های میکروسکوپ نور در آنها فرض پرندگان lobate مژه ها مشغول به کار به سادگی با افزایش اصطکاک بین پرهای بسیار شبیه مالش قطعه کاغذ سنباده هم می گوید ترزا Feo یک جانور شناس در موزه ملی اسمیتسونیان تاریخ طبیعی که منجر به مقاله دوم از این تیم در علم نیز در ماه ژانویه است. “آنچه ما کشف واقعی است ساز و کسانی که lobate مژه ها—آن است که اصطکاک اما hooking” Feo می گوید. این تیم نشان داد که چگونه این مژه ها انتشار هنگامی که پرندگان برابر بال خود را و گرفتن هر یک از دیگر زمانی که دوباره بال هستند افزایش یافته است.

خود را درک جدید ساخته شده است و توسط مدرن تکنیک های تحلیلی مانند اسکن الکترونی و اشعه x و میکروسکوپ و CT اسکن می گوید مطالعه همکاری نویسنده لورا Matloff یک مهندس مکانیک در دانشگاه استنفورد. “ما برای اولین بار واقعا دوباره [lobate مژه ها] با این ابزار دقیق,” او می گوید.

اما هنوز هم وجود دارد اسرار در مورد چگونگی طبیعی پر کار. این گروه تحقیقاتی دریافتند که مژه ها به ویژه غایب از پرهای انبار جغدها و nightjars دو گونه است که ساقه طعمه در شب. مانند نوار چسب های microstructures پر سر و صدا هستند زمانی که آنها جدا; در این یواشکی شکارچیان تکامل ممکن است مورد علاقه سکوت پر پرواز بیش از اتصال. “این بسیار روشن است که این یک نمونه از تکامل همگرا که در آن وجود دارد تجارت می گوید:” جولیا کلارک دیرین شناس در دانشگاه تگزاس در آستین بود که نه درگیر در مطالعات. کلارک است که شیفته مژه ها را در تاریخچه تکاملی اگر چه او می گوید: ریز ساختار ممکن است سخت برای پیدا کردن در فسیل.

تقلید از ویژگی های است که کمک به ایجاد پرواز سطوح نرم اما محکم می تواند ارزشمند در طراحی مصنوعی شکلگیری بال—یک گام مهم برای ساخت نسل بعدی هواپیماهای بدون سرنشین است. نمونه دار کوادکوپتر-سبک هواپیماهای بدون سرنشین در حال مانور و ماهر در معلق در هوا در محل, اما چانگ می گوید بالدار هواپیماهای بدون سرنشین می تواند سریع تر و ساکت تر. استنفورد تیم است که به دنبال در چگونه به بهترین طراحی نه فقط “واقعی شکل بال است که به شما می دهد بهره وری بیشتر اما [توانایی] است که به تغییر شکل بال بسیار پویا” برای عملکرد کارآمد قدرت پرواز او می گوید.

پژوهش “اشاره راه را برای اشکال جدید ایمپلنت ها پرواز روبات است که می تواند بسیاری از برنامه های کاربردی مفید می گوید:” فیل شوهران یک bioinspired roboticist در دانشگاه ساسکس بود که درگیر در هر دو مطالعه است. “جالب چالش آینده ممکن است توسعه نرم مصنوعی پر و بال است که می تواند بازی چیزی واقعی در شکلگیری توانایی.”

نرم و پر بال “به طور کامل غیر معمول در مهندسی هوا و فضا”و ساخت یک کار مصنوعی پر باقی می ماند یک چالش عمده می گوید دیوید Lentink یک مهندس هوا فضا و تجربی جانور شناس در دانشگاه استنفورد و محقق اصلی در هر دو مطالعه. مانند سازه های lobate مژه ها در حال حاضر بیش از حد کوچک برای 3-D پرینتر برای رسیدگی به, او می افزاید.

هنوز PigeonBot فعلی تجسم می تواند کمک به zoologists بهتر درک پرندگان چگونه خود را کنترل بال هنگام پرواز Lentink می گوید. آن را دشوار است به مطالعه زندگی پرندگان در یک تونل باد و تقریبا غیر ممکن است برای آنها را به حرکت می کند فقط یک مچ دست یا یک انگشت مشترک بر روی فرمان. “هدف من این است که به توسعه بیشتر مدل های واقع بینانه از پرندگان و ارائه طیف وسیعی از گونه های است که پرواز بسیار متفاوت است.” موزه ها باید ثروت پر است که می تواند مورد استفاده در روبات که شبیه پرندگان دیگر اجازه می دهد دانشمندان برای مطالعه “تنوع پرواز” Lentink توضیح می دهد. و جای حساس حیوانات با روبات می تواند به کاهش نیاز به تحقیقات حیوانی. “وجود دارد یک طیف بسیار گسترده ای از چیزهایی که شما می توانید با مطالعه این, روبات,” او می گوید. “وجود دارد متعدد علمی پرسش که چرخش خارج از این.”

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.net