Якою б не була товщина або текстура поверхні гілки, паркану або просто жердочки, птахи приземляються і сідають на неї, міцно чіпляючись лапками, а при необхідності з такою ж легкістю звідти злітають. Безпілотникам подібна здатність вельми згодилася б, але відтворити її вкрай непросто. Лише недавно команда вчених зі стенфордського університету продемонструвала таке захоплення. Про це вони повідомляють в статті, опублікованій в журналі science robotics.
Аналогічні спроби робили і раніше, але лише тепер можна говорити про повний успіх розробки. Система snag (stereotyped nature-inspired aerial grasper — «стереотипізований натхненний природою повітряний захоплення») кріпиться на безпілотник, дозволяючи йому приземлятися і стартувати з гілок та інших подібних «майданчиків», а також піднімати і переносити вантажі — майже як птахи. Новий пристрій вже випробували в польових умовах, і розробники навіть апробували різні форми “лап”, що імітують пташині.
Кілька років тому вчені детально розглянули механізм посадки папуг, знімаючи процес на швидкісну відеокамеру. В експериментах використовували спеціально виготовлені з різних матеріалів “жердочки” — від дерев’яних до покритих тефлоном-і оснащені датчиками тиску, щоб реєструвати захоплення. Робота показала, що маневрування птахів в повітрі не залежить від розмірів і текстури опори і всю роботу по надійному захопленню при посадці беруть на себе лапки.
© stanford university
На цій основі і розробили систему snag, що імітує захоплення хижого сапсана. Роль кісточок в пристрої грають роздруковані на 3d-принтері структури. Зусилля на них передаються з сервоприводів за допомогою волосіні, що виконує функції сухожиль. Один двигун відповідає за рухи «лапки» цілком, другий забезпечує захоплення штучними пальцями.
Цікаво, що волосіні спеціальним чином переплетені, повторюючи анатомію справжньої пташиної лапки: це дозволяє амортизувати удар при посадці і перенаправляти частину зайвої енергії для моментального і сильного захоплення. Дійсно, snag спрацьовує всього за 20 мікросекунд, міцно чіпляючись за опору, після чого передає підтвердження на безпілотник, який запускає алгоритми для стабілізації цього положення.
Випробування системи проводили в дикій місцевості штату орегон. Вони показали, що оснащений таким захопленням безпілотник здатний не тільки надійно сідати на різні «жердочки», а й спритно захоплювати підкинуті в повітря предмети. Крім того, автори протестували snag з різною конфігурацією «пальців», характерною для різних видів птахів — анізодактіля (три пальці попереду і один ззаду, як у сапсанів) і зигодактиля (два попереду і два ззаду, як у папуг). Як виявилося, з точки зору ефективності захоплення обидва варіанти однаково хороші.
