محققان سوئیسی پهپادهایی را با طراحی بال‌آغوشی برای نشستن توسعه دادند
محققان پیشرفتی نوآورانه در فناوری پهپادها ایجاد کرده‌اند که از تغییر شکل پاسیو بال‌ها برای فرود و نشستن روی درختان و میله‌های عمودی استفاده می‌کند.
با الهام از اندام حیوانات، این پهپادها دارای بال‌های دو منظوره برای پرواز در هوا و نشستن ایمن هستند که کنترل و پیچیدگی طراحی را ساده می‌کند.
به گفته تیم مؤسسه فناوری فدرال سوئیس لوزان (EPFL)، هنگامی که ربات با سر به میله برخورد می‌کند، دماغه بالابرده به آن امکان می‌دهد به صورت پاسیو از پرواز افقی به پرواز عمودی تغییر جهت داده و سپس بال‌های خود را برای نشستن بپیچد.
تیم معتقد است که چنین پهپادهایی امکان بازرسی نزدیک در محیط‌های صنعتی و ساختمان‌های بلند را فراهم می‌کنند و از داربست و دخالت‌های مخاطره‌آمیز انسانی اجتناب می‌کنند.
جزئیات تحقیق تیم در ژورنال Nature منتشر شده است.
طراحی الهام گرفته از گکو
به دلیل تحمل بالا، وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAVs) در مأموریت‌های بلندبرد مانند تحویل، نقشه‌برداری و جستجو و نجات برتری دارند.
با این حال، برخلاف حیوانات بال‌دار، پهپادها در نشستن یا فرود روی ساختارهای پیچیده برای کارهایی مانند بازرسی و شارژ باتری دچار مشکل هستند.
سیستم‌های کنترل و مکانیکی مختلفی برای رفع این مشکل توسعه یافته‌اند. روش‌های کنترل‌محور بر مانورهای افزایش ارتفاع و کنترل پس از توقف تمرکز دارند و اغلب از خارهای میکرو یا قلاب‌ها برای سطوح عمودی استفاده می‌کنند.
راه‌حل‌های مکانیکی شامل چنگال‌ها، بازوهای پیچشی و پدهای چسبنده می‌شوند. با وجود این پیشرفت‌ها، گزینه‌های موجود برای UAVهای بال‌دار محدود است و روش‌های موجود با چالش‌هایی مانند وابستگی به سطح و مسائل مقیاس‌پذیری مواجه هستند.
برای حل چالش‌های نشستن پهپاد، تیم PercHug را توسعه داد، یک UAV بال‌دار ۵۵۰ گرمی الهام گرفته از گکوها که برای نشستن به صورت پاسیو روی میله‌های عمودی مانند داربست، برج‌ها و درختان طراحی شده است.
با استفاده از "دماغه بالابرده" برای تغییر جهت و بال‌های تاشو برای پیچیدن، PercHug از ساختارهای اضافی اجتناب کرده و پیچیدگی را کاهش می‌دهد. این پهپاد دارای مکانیزم آزادسازی، ماشه بی‌ثباتی، بال‌های تاشو با قلاب و دمی تقویت شده برای پایداری و استراحت است.
نشستن نوآورانه با پهپاد
در آزمایش‌ها، PercHug از دست پرتاب شد و به شش درخت برخورد کرد، هم با دماغه الاستیک و هم بدون آن. نشستن موفق شامل چهار مرحله بود: پرواز، تغییر جهت، پیچیدن بال‌ها و حفظ نشستن.
قلاب‌ها برای کاهش لغزش و افزایش موفقیت نشستن ضروری بودند. آزادسازی بال در اثر ضربه اولیه به دلیل اثربخشی بیشتر نسبت به ضربه ثانویه منجر به نشستن سریع‌تر و قابل اعتمادتر شد.
به گفته تیم، زوایای دقیق نزدیک شدن که خطاهای زاویه‌ای و جانبی را به حداقل می‌رساند برای نشستن بهینه ضروری بودند. دم برای توقف تغییر جهت در نود درجه لازم بود.
همه درختان با سرعت برخورد ۳–۵ متر بر ثانیه و زوایای بیش از ۱۵ درجه موفق به نشستن شدند؛ دماغه استاندارد با نرخ موفقیت ۷۳ درصد نسبت به ۴۲ درصد برای دماغه الاستیک بهتر عمل کرد.
دماغه الاستیک، در حالی که تغییر جهت را بهبود می‌بخشید، به دلیل ایجاد فاصله و آزاد کردن انرژی جنبشی ذخیره‌شده، مانع اتصال سطحی می‌شد.
به گفته محققان، آزمایش‌ها بر اهمیت طراحی دماغه و زمانبندی دقیق در مکانیسم نشستن تأکید کردند. درختان پهن‌تر به‌طور کلی نرخ موفقیت کمتری داشتند، که بر اهمیت قطر درخت و اصطکاک استاتیک در موفقیت نشستن پویا تأکید می‌کند.
تیم در تحقیق اظهار داشتند که "ما به‌طور قاطعانه معتقدیم که مطالعه ما پایه‌ای برای پیشرفت فناوری‌های نشستن و راه را برای توسعه سیستم‌های رباتیک بسیار متنوع برای برنامه‌های مختلف هموار می‌کند."
چنین ربات‌هایی امکان دسترسی به مکان‌های دشوار مانند برج‌ها برای بازرسی زیرساخت، بهبود نظارت بر چراغ‌های خیابان‌ها در مناطق شهری و مانیتورینگ تنوع زیستی و رفتار حیات وحش در تلاش‌های حفاظت محیط زیست را فراهم می‌کنند.
