'Uyarlanabilir' Robotik Kanat, Peçeli Baykuştan Daha Hızlı Rüzgar Değişikliklerini Algılıyor ve Tepki Veriyor

Southampton Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi uyarlanabilir bir çözüm ortaya çıkardı robotik minik ile donatılmış kanat sensörler sudaki değişiklikleri tespit edip tepki veren, daha önce ulaşılamayan bir stabilite seviyesi sunan ve enerji verimliliği yüzen robotlarda.

Hareketlerinden ilham aldı kuşlar Ve balık Akımlardaki küçük bozuklukları algılayabilen ve şeklini değiştirerek anında uyum sağlayabilen kanatlar Southampton ekibinin uyarlanabilir robot kanadı, mühendislerin uçan ve yüzen robotlar ile gerçek kuşlar arasındaki manevra kabiliyeti ve verimlilik farklarını kapatmasına yardımcı olabilir.

Kuşlardan ve Balıklardan Esinlenen Robot Kanat

Çoğu insan yapımı uçak Kanatları kullanan kanatlar, değişen rüzgar koşullarından kaynaklanan sarsıntılara karşı dayanıklı olacak şekilde sağlam bir şekilde tasarlanmıştır. Yine de değişen akımlara güç verme yeteneği, manevra kabiliyeti ve verimlilik açısından bir maliyete neden olur. Su platformları dahil dalgıçlar, yarı suya dalabilenlerVe otonom robotik araçlargenellikle verimlilik ve manevra kabiliyeti arasında ödün verilmesini gerektiren benzer zorluklarla karşı karşıyadır.

Hollanda'daki Edinburgh ve Delft'ten bilim adamlarının da dahil olduğu uyarlanabilir robot kanadının arkasındaki araştırma ekibine göre, mühendisler hala iyileştirme arayışında olsa da doğa, bu sorunların çoğunu iç algıyı kullanarak çözmüş durumda. Vücudun içsel konum, hareket ve kuvvet hissi olarak tanımlanan propriyosepsiyon, kuşların hava akışındaki değişiklikleri tüyleriyle algılamasına ve buna göre uyum sağlamasına olanak tanır. Balıklar, su akıntılarındaki değişiklikleri algılayan hassas bir yan çizgi sistemi sayesinde aynı yeteneği kullanır.

Robotlara yapay bir propriosepsiyon versiyonu aşılayıp aşılamayacaklarını merak eden araştırma ekibi, robotik bir platformun yüzeyine uygulanabilecek bir 'e-deri' geliştirdi. Bir göre ifade Uyarlanabilir robotik kanadı detaylandıran e-deri, silikonla kaplı esnek, sıvı metal tellerden oluşuyor ve "sinir gibi davranarak" kanadın büküldüğünü algılıyor.

Takımın prototip versiyonunda, e-derinin yapay sinirlerinden gelen bir akıma işaret eden sinyal, sinyali hidrolik olarak basınçlı iki tüp içeren kanat gövdesine gönderiyor. Algılanan akımı aldıktan sonra hidrolik tüpler, kanadın sertliğini ve eğimini değiştirerek anında ve otomatik olarak tepki verebilmektedir.

Kanadın gelişimini detaylandıran çalışmanın baş yazarı Leo Micklem'e göre, onların tasarımı, akıntıya sertlik ve güçle direnen sert robotik kanatlara karşıt bir yaklaşım benimseyerek doğanın daha verimli, daha manevra kabiliyetine sahip yaklaşımını kopyaladı.

Southampton Üniversitesi'nde robot kanadı tasarlayan ve test eden ve şu anda Portland Eyalet Üniversitesi'nde bulunan Micklem, "Okyanusun gücüyle savaşmak için tasarlanmış 'daha sağlam' robotlar yapmak yerine, çevreyle sinerji içinde çalışan daha akıllı, daha yumuşak makinelere doğru ilerliyoruz" dedi.

E-Deri Donanımlı Robot Süzülen Peçeli Baykuştan Daha İyi Performans Gösteriyor

Araştırma ekibi, elektronik deriyle donatılmış robot kanadını tamamladıktan sonra, akıntılara uyum sağlama yeteneğini değerlendirmek için tasarlanmış çeşitli testler gerçekleştirdi. Ekibin açıklamasına göre, kanadı "farklı şekil ve büyüklükte" bozucu etkilere maruz bıraktıktan sonra sonuçları mevcut standart kanat tasarımlarıyla karşılaştırdılar. Bunlara, sert kanatlar ve iç duyusal yeteneklere sahip olmayan temel yumuşak kanatlar da dahildir.

Ekip, karşılaştırmanın sonuçlarının "şaşırtıcı" olduğunu söyledi. Uyarlanabilir robotik kanat, yalnızca diğer insan yapımı seçeneklerden daha iyi performans göstermekle kalmadı, aynı zamanda süzülürken kendini dengeleme yeteneği, tipik bir peçeli baykuşun kabaca iki katıydı.

Araştırma ekibi "doğrudan karşılaştırmaların dikkatle yorumlanması gerektiği" uyarısında bulunsa da, kanadın benzeri görülmemiş uyum sağlama yeteneklerinin onu oldukça enerji verimli hale getirdiğini de kaydetti. E-deri ile donatılmış kanat, eski bir kanat aracı gibi akıntıya direnmek yerine çevresini algıladı ve onlara kusursuz bir şekilde uyum sağlayarak muazzam enerji tasarrufu sağladı.

Gelişen Malzemeler ve Ölçeklendirme Zorlukları

Uyarlanabilir robot kanatlarının potansiyel faydalarını tartışırken, Southampton profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Blair Thornton, enerji tasarrufunun ve artan manevra kabiliyetinin, rüzgarlı veya türbülanslı koşullarda stabiliteyi korumak için çok daha az enerji kullanan daha çevik, daha güvenli robotların önünü açabileceğini söyledi. Buna, değişiklikleri hızlı bir şekilde algılama ve kanadın şeklini ve konumunu değiştirerek tepki verme yeteneğini gerektiren, "dinamik ve öngörülemeyen" okyanus ortamlarında çalışan robotlar da dahildir.

Profesör Thornton, "Gelişen yaklaşımlar, yumuşak malzemeler kullanılarak verimli itiş gücü sağladığını gösterdi, ancak bu malzemelerin algılama ve kontrol için entegre edilmesi, yumuşak robotları, doğal su altı ortamlarında güvenilir bir şekilde çalışmak için gereken uyarlanabilir sistemlere yaklaştırıyor" diye açıkladı.

Uyarlanabilir robotik kanadın mevcut versiyonu yalnızca laboratuvar ortamında test edilmiş olsa da araştırma ekibi, ticari açıdan uygun bir sisteme ulaşmak için üstesinden gelmeleri gereken zorlukların ana hatlarını şimdiden çiziyor. Micklem ve meslektaşları tarafından dile getirilen en acil endişeler arasında teknolojinin ölçeğinin büyütülmesi, mevcut Otonom Hava Aracı (AUV) platformlarının katı bileşenleriyle entegre edilmesi ve gerçek dünya koşullarında sağlamlığının arttırılması yer alıyordu. Ayrıca daha güçlü aktüatörlerin uyarlanabilir robotik kanadın stabilitesini daha da artırıp artıramayacağını da araştırıyorlar.

Çalışma “Sudaki yumuşak kanatlarda propriyosepsiyondan yararlanmak, hibrit pasif-aktif rahatsızlık reddini mümkün kılar" kategorisinde yayınlandı npj Robotik.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].