מדענים חשפו את RAVEN, רובוט בהשראת ציפורים, שיכול ללכת, לדלג, לקפוץ ולהמריא לטיסה, מה שמגביר משמעותית את יעילותו בהשוואה לרחפנים נטולי יכולות אלוו. פיתוח RAVEN תואר במחקר שפורסם בכתב העת Nature, שם החוקרים גילו כי הפעלה סינכרונית של הרגליים והמדחף הקדמי של RAVEN מאפשרת מעבר מהיר ואוטומטי למצב טיסה.
RAVEN, שפותח על ידי וון דונג שין ועמיתיו במעבדה למערכות אינטליגנטיות באקול פוליטכניק פדרל דה לוזאן (EPFL), הוא ראשי תיבות של Robotic Aerial Vehicle Inspired by Birds for Multiple Environments (“רכב אווירי רובוטי בהשראת ציפורים לסביבות מרובות). הצוות ביקש לחקות את התנועות הטבעיות של ציפורים על ידי פיתוח מערכת רגליים רב-תכליתית, הכוללת מבנים הדומים לירך, קרסול וכף רגל, אם כי בצורה פחות מורכבת מהאנטומיה של העופות.
"ציפורים יכולות להמריא מכל מקום ללא עזרה חיצונית", אמר וון דונג שין, והדגיש שאסטרטגיות ההמראה של ציפורים שונות משמעותית מאלה של פלטפורמות הנדסיות. "מטוסים קונבנציונליים זקוקים למסלול המראה ארוך ונקי ממכשולים, או למשגר, כדי להמריא", הוסיף. הוא מצא שהרעיון של ביטול הצורך במסלול המראה או משגר בכלי טיס בעלי כנפיים קבועות הוא אתגר מחקרי מרתק.
לרגליים של RAVEN יש רק שני מפרקים, בירך ובברך, המופעלים על ידי מנועים, מה שהופך את העיצוב שלו לפחות מורכב בהשוואה לאנטומיה מרובת-המקטעים של העופות. הוא מצויד ברגליים קלות משקל כמו אלו של ציפור, המאפשרות לו ללכת, לדלג, לקפוץ ולהמריא לטיסה. רב-תכליתיות זו מאפשרת ל-RAVEN לנווט במגוון שטחים ולבצע תנועות דומות לאלו של ציפורים כמו עורבים ועיטים, העובריםים בקלות בין הליכה לטיסה.
בניסויים במקום סגור, RAVEN הצליח לקפוץ כמעט חצי מטר באוויר. בשיא הקפיצה, מדחף נכנס לפעולה כדי לעזור ל-RAVEN לטוס, והחוקרים השתמשו בסימולציות מחשב כדי לחשב את תנועת הרגליים והמהירות הנדרשת להמראה.
"RAVEN הוא הפלטפורמה ההנדסית הראשונה המסוגלת לבצע דפוסי הליכה מרובים והמראה בקפיצה", אמר וון דונג שין. יכולת הקפיצה של הרובוט תורמת משמעותית למהירות ההמראה לטיסה, ומאפשרת לו להתגבר על מכשולי קרקע פוטנציאליים, מה שמשפר את יכולות התפעול שלו. RAVEN שוקל 600 גרם בלבד, מה שממקם אותו בטווח המסה של עורבי נבלות (430-650 גרם), ותורם ליכולות התנועה היעילות שלו.
הגפיים האחוריות של ציפורים משמשות למספר פונקציות, כולל הליכה, דילוג, קפיצה והמראה לטיסה, תוך ניצול הכוח הנפיץ המיוצר על ידי רגליהן. RAVEN משחזר יכולות אלה, מה שמאפשר לו להמריא ולנחות בכל מקום, ומתאים למשימות הדורשות המראות ונחיתות חוזרות באזורים שקשה להגיע אליהם.
הרב-גוניות של RAVEN הופכת אותו לשימושי במיוחד במשימות חילוץ, בדיקות באזורים קשים להגעה, וניטור אזורים עם שטח לא אחיד, שבהם רחפנים מסורתיים אינם יעילים. על ידי מעבר מכשולים מסוגים שונים עם דפוסי התנועה המרובים שלו, RAVEN יכול לאתר אנשים בסכנה או להעריך מצבים מסוכנים.
דריו פלוריאנו, מנהל EPFL שהשתתף גם הוא במחקר, הסביר: "תרגום הרגליים וכפות הרגליים של ציפורים למערכת רובוטית קלת-משקל הציב בפנינו אתגרי תכנון, אינטגרציה ובקרה שציפורים פתרו בצורה אלגנטית במהלך האבולוציה שלהן". הוא הוסיף כי "תוצאות אלה מייצגות רק את הצעד הראשון לקראת הבנה עמוקה יותר של עקרונות התכנון והבקרה של בעלי חיים מעופפים רב-צורתיים, ותרגומם לרחפנים זריזים ויעילים אנרגטית".
הצוות מאמין שעקרונות התכנון מאחורי RAVEN יכולים לשמש ליצירת רובוטים רב-תכליתיים עוד יותר, שיכולים להשתמש במספר אופני תנועה. הם חוקרים דרכים חדשות ליישם טכנולוגיה מסוג זה בתחומים כמו בדיקת מבנים, משלוח חבילות באזורים מרוחקים, והתערבויות באזורי אסון שרחפנים מסורתיים אינם יכולים להגיע אליהם.
"אחד היישומים הפוטנציאליים הוא משלוחים", אמר וון דונג שין. "בעוד שכלי רכב בעלי כנף קבועה טובים בטיסות ממושכות ובמהירות גבוהה, התלות שלהם במסלולי המראה או משגרים מגבילה את היישומים הרחבים שלהם". הוא הוסיף: "דמיינו משימה שדורשת המראות ונחיתות חוזרות ונשנות, שבה הרובוט גם צריך לנווט באזורים שאינם נגישים לטיסה. פלטפורמות המשתמשות בשיטות המראה קונבנציונליות לא יהיו מתאימות בתרחישים כאלה, מכיוון שהן תלויות בתשתית ייעודית להמראה ונחיתה".
הצוות מכיר בכך שלמרות שהתכנון עדיין זקוק לשיפורים, במיוחד בנוגע לאופטימיזציה של יעילות הרגליים של RAVEN והיכולת לנחות על קרקעות מגוונות, התוצאות הראשוניות מבטיחות. "המעבר מאוויר לקרקע באמצעות רגליים הוא תחום שטרם נחקר מספיק, ואני מקווה לקדם התפתחויות בתחום זה", אמר שין, שגם הביע עניין בחקר תנועת הנפנוף של ציפורים. "הוספת כנפיים מתנפנפות לרובוט כמו RAVEN תשפר את זריזות הטיסה, ותספק הזדמנויות נוספות לחקור את תעופת הציפורים", הוא ציין.
התכנון של RAVEN יכול להיות יעיל יותר מבחינת אנרגיה מאשר רובוטים שממריאים ללא קפיצה, למרות ששיטות המראה קונבנציונליות עשויות עדיין להיות יעילות יותר אנרגטית מאשר המראה בקפיצה. הצוות מתכנן להמשיך לפתח את היכולות של RAVEN, כולל שיפור יכולתו לנחות בבטחה ואפשרות להוסיף כנפיים מתקפלות שיאפשרו לו לעבור במקומות צרים.
טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו