طور باحثون في EPFL وجامعة إشبيلية طريقة تسمح للإنسان الآلي ذي الأجنحة المرفرفة بالهبوط بشكل مستقل على جثم أفقي باستخدام آلية تشبه المخلب. يمكن للابتكار توسيع نطاق المهام بمساعدة الروبوت بشكل كبير.
Table of Contents
آلي مجنح
إن هبوط الطائر على فرع يجعل المناورة تبدو أسهل شيء في العالم، ولكن في الواقع، ينطوي فعل الجلوس على توازن دقيق للغاية بين التوقيت والقوى عالية التأثير والسرعة والدقة. إنها حركة معقدة للغاية لدرجة أنه لم يتمكن أي إنسان آلي (ornithopter) من إتقانها حتى الآن.
يعد رافائيل زوفيري، زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر الأنظمة الذكية ( LIS ) و Biorobotics ab BioRob في كلية الهندسة، أول مؤلف في ورقة بحثية حديثة عن Nature Communications تصف معدات الهبوط الفريدة التي تجعل مثل هذا الجلوس ممكنًا. قام ببنائه واختباره بالتعاون مع زملائه في جامعة إشبيلية بإسبانيا، حيث تم تطوير طائرة ornithopter التي تزن 700 جرام كجزء من المشروع الأوروبي GRIFFIN .
المرحلة الأولى
“هذه هي المرحلة الأولى من مشروع أكبر. بمجرد أن يتمكن ornithopter من إتقان الهبوط بشكل مستقل على فرع شجرة ، فإنه يكون لديه القدرة على تنفيذ مهام محددة ، مثل جمع العينات البيولوجية أو القياسات من الشجرة بشكل غير ملحوظ. في النهاية، يمكن أن تهبط على هياكل اصطناعية، والتي يمكن أن تفتح مجالات أخرى للتطبيق، “يقول زوفيري.
ويضيف أن القدرة على الهبوط على منصة يمكن أن توفر طريقة أكثر فاعلية للمروحيات – التي، مثل العديد من المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) لها عمر بطارية محدود – لإعادة الشحن باستخدام الطاقة الشمسية، مما يجعلها مثالية للمهام بعيدة المدى.
يقول: “هذه خطوة كبيرة نحو استخدام الروبوتات ذات الأجنحة المرفرفة، والتي حتى الآن يمكنها فعلاً فقط القيام برحلات مجانية، لمهام التلاعب والتطبيقات الأخرى في العالم الحقيقي”.
تعظيم القوة والدقة؛ تقليل الوزن والسرعة
تتطلب المشاكل الهندسية التي ينطوي عليها هبوط طائرة مروحية على سطح دون أي أوامر خارجية إدارة العديد من العوامل التي كانت الطبيعة متوازنة تمامًا بالفعل. كان يجب أن تكون طائرة ornithopter قادرة على الإبطاء بشكل ملحوظ أثناء تواجدها، مع الاستمرار في الطيران.
المخلب القوي
يجب أن يكون المخلب قويًا بما يكفي للإمساك بالمقعد ودعم وزن الروبوت، دون أن يكون ثقيلًا جدًا بحيث لا يمكن حمله عالياً. “هذا أحد أسباب استخدامنا مخلبًا واحدًا بدلاً من اثنين”، يلاحظ زفيري.
أخيرًا، احتاج الروبوت إلى أن يكون قادرًا على إدراك بيئته والجثم أمامه فيما يتعلق بموقعه وسرعته ومساره.
حقق الباحثون كل هذا من خلال تجهيز ornithopter بجهاز كمبيوتر داخلي بالكامل ونظام ملاحة، والذي تم استكماله بنظام خارجي لالتقاط الحركة لمساعدتها على تحديد موقعها. تمت معايرة طرف مخلب ساق ornithopter بدقة للتعويض عن اهتزازات الطيران صعودًا وهبوطًا أثناء محاولتها شحذها وإمساكها. تم تصميم المخلب نفسه لامتصاص الزخم الأمامي للروبوت عند الاصطدام، ولإغلاقه بسرعة وثبات لدعم وزنه. بمجرد أن يجلس الروبوت، يظل على المقعد دون إنفاق الطاقة.
على الرغم من كل هذه العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار، نجح زفيري وزملاؤه، في نهاية المطاف، في بناء ليس واحدًا فقط، بل اثنين من المخالب المزخرفة لتكرار نتائجهم.
بالنظر إلى المستقبل، يفكر Zufferey بالفعل في كيفية توسيع أجهزتهم وتحسينها، خاصة في الأماكن الخارجية.
“في الوقت الحالي، يتم إجراء تجارب الطيران في الداخل، لأننا نحتاج إلى منطقة طيران مضبوطة مع تحديد موقع دقيق من نظام التقاط الحركة. في المستقبل، نود زيادة استقلالية الروبوت لأداء مهام الجلوس والتلاعب في الهواء الطلق في بيئة غير متوقعة بدرجة أكبر “.
./1043-390x220.jpg)
