Вы когда-нибудь видели, как гнездятся дроны? Скоро увидите: инженерная команда из Стэнфордского университета сконструировала квадрокоптер с напечатанными на 3D-принтере лапками, способный садиться на деревья и хватать предметы.

Разработкой этой системы занималась команда под руководством стэнфордских инженеров Марка Каткоски и Дэвида Лентинка. Формально разработка называется SNAG — Stereotyped Nature-inspired Aerial Grasper или «Стереотипичный, вдохновленный природой воздушный хват». Стереотипичный потому, что система имитирует поведение, характерное для всех птиц.

Прелесть птичьих лапок заключается в их универсальности: они позволяют садиться на самые разные поверхности и объекты — от деревьев и скал до памятников и высоковольтных линий. Звучит просто, но на самом деле это довольно сложная задача, ведь необходимо не только иметь сильные и цепкие лапки, но и аккуратно зайти на посадку, а потом еще и взлететь. Марк и Дэвид решили попробовать воспроизвести эту способность в лабораторных условиях, оснастив коммерчески доступный квадрокоптер специально сконструированной и напечатанной на 3D-принтере посадочной системой.

Квадрокоптер выступает носителем платформы со встроенными моторами и пружинами, приводящими лапки в движение через тросики-сухожилия. Сами лапки имитируют строение нижних конечностей сапсанов. Суслики могут спать спокойно: со стороны роботизированных «соколов» им пока ничего не грозит, хотя наряду с посадкой на ветки разной толщины отрабатывается и транспортировка объектов.

Зачем все это понадобилось? Во имя науки, само собой. Во время испытаний ученые использовали новую систему для сбора климатических данных в лесах штата Орегон. Как вариант, такие квадрокоптеры можно использовать в поисково-спасательных операциях или для наблюдения за развитием лесных пожаров. Способность садиться прямо на деревья облегчает навигацию, ведь зачастую проще, а то и полезнее садиться на густую растительность, чем спускаться под нее в поисках подходящей посадочной площадки.

Перед конструированием роболапок ученые вдоволь поиздевались над попугайчиками, оснастив авиарий скоростными камерами и насестами всяческих размеров и форм из разных материалов и с разными покрытиями, включая обычную древесину, наждачную бумагу, пенополимеры и даже тефлон. Воздушную акробатику, взлеты и заходы на посадку записали, проанализировали и имитировали.

«Имитировать полет и посадку птиц не так уж и просто. Это только кажется, что садиться на разнообразные ветки в лесах с разными деревьями просто, но это результат миллионов лет эволюции. Что нас удивило, так это то, что при посадке на разные поверхности они выполняют одни и те же маневры. За приспособление к разным текстурам отвечают лапки», — рассказал Вильям Родерик, один из авторов проекта, тогда еще аспирант Стэнфордского университета.

Лапки изготовлены на 3D-принтере, добиться удовлетворительных с точки зрения механики результатов получилось не сразу, потребовалось около двадцати итераций дизайна. Хват получился достаточно мощным с учетом общей массы конструкции, на активацию уходит всего около двадцати миллисекунд. После захвата акселерометр в правой лапке сигнализирует о посадке, после чего включается система стабилизации для балансировки беспилотного аппарата.

Доклад команды опубликован в журнале Science Robotics по этой ссылке.

Источник