معرفی روبوفالکون ۲ | ربات پرنده با مکانیزم بال‌زن FSF

به گفته hackster

پهپادهای کوادکوپتر به عنوان وسایل هوایی بدون سرنشین از چالاکی بالایی برخوردارند، با قابلیت توقف در هوا، انجام تغییرات جهتی تیز و فرود ظریف. ولی این پهپادها به خاطر گردش دائمی پره‌ها به شهرت خود برای تخلیه سریع باتری‌ها دست یافته‌اند. اگر به دنبال چالاکی همراه با کارایی انرژی هستید، بهتر است به پرندگانی که بیرون از پنجره‌تان پرواز می‌کنند نگاه کنید. برخی از گونه‌های پرندگان قادرند سال‌ها بدون تماس با زمین پرواز کنند و تنها با خوردن حشرات در حین پرواز، انرژی خود را تأمین نمایند. این کارایی فوق‌العاده، گروهی از مهندسین دانشگاه نورث‌وست پلی‌تکنیک را به طراحی یک روبات پرنده واداشت که مکانیزم پرواز پرندگان را تقلید می‌کند.

نحوه عملکرد روبوفالکون 2

روبوفالکون اصلی

چند سال پیش، این تحقیقات منجر به توسعه روبوفالکون شد، یک ربات با بال‌های زننده و مکانیزم خاص که قادر به تغییر شکل بال‌ها در حین پرواز بود. اما این ربات پرنده در پرواز با سرعت کروز خوب عملکردی داشت ولی نتوانست از زمین برخیزد یا با سرعت‌های پایین پرواز کند که این امر، کاربرد آن در موقعیت‌های واقعی را به شدت محدود می‌کرد.

روبوفالکون ۲

برای حل این مشکلات، تیم تحقیقاتی به تازگی از ساخت روبوفالکون ۲٫ خبر داده‌اند. این مدل جدید و بهبود یافته توانایی برخاستن از زمین را به تنهایی دارد و با پرواز در سرعت‌های پایین مشکلی ندارد. به جای تکیه بر حرکت پرزدن تکرارشونده مانند ربات‌های الهام گرفته از حشرات یا پهپادهای شبیه به هومینگبرد، محققین یک مکانیزمی را توسعه دادند که پرزدن، کشیدن و تاKردن را در یک چرخه ضربه بال ترکیب می‌کند. این حرکت، شناخته شده به عنوان حرکت پرزدن-کشیدن-تاکردن (FSF)، به شیوه‌ای نزدیک به نحوه پرواز پرندگان و خفاش‌ها در سرعت‌های پایین می‌ماند. با تا کردن بال‌ها در ضربه بالا و کشیدن آنها به جلو در ضربه پایین، روبوفالکون ۲ توانایی تولید هم زمان بلندی و رانش را دارد که پرواز طبیعی پرندگان را در زمان برخاست از زمین تقلید می‌کند.

سیستم مداری روبوفالکون 2

به جای استفاده از چندین اکچویتور سنگین که وزن زیادی به یک ربات پرنده اندازه متوسط اضافه می‌کند، محققین مکانیزم‌های قابل تنظیم مجددی را طراحی کردند که حرکت یک اکچویتور قوی را به حرکات FSF توزیع می‌کند. این مکانیزم‌ها، به همراه تطبیق‌دهنده‌های به دقت تنظیم شده، امکان مورفینگ (تغییر شکل) بال‌های روبوفالکون ۲ را در حین پرواز فراهم می‌کنند در حالی که کل سیستم را کافی سبک نگه می‌دارند تا از زمین بلند شود.

تیم محقق به واسطه آزمون‌های تونل باد، شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و پروازهای واقعی، طراحی خود را تایید کردند. نتایج تونل باد نشان داد که افزایش پهنای بال نه تنها بلندی را افزایش می‌دهد بلکه کنترل شیب را نیز بهبود می‌بخشد – هر دو برای برخاستن خودکار ضروری هستند. شبیه‌سازی‌ها تائید کردند که فواید آئرودینامیکی با گرداب‌های قوی لبه پیشرو مرتبط است، در حالی که مدل‌های دینامیکی نشان دادند که چگونه می‌توان دامنه کشیدن را برای ثبات تنظیم کرد. در نهایت، آزمون‌های پرواز تائید کردند که روبوفالکون ۲ واقعاً می‌تواند از زمین برخیزد و در سرعت‌های پایین پروازی پایدار داشته باشد.

با وجود این پیشرفت‌ها، روبوفالکون ۲ هنوز یک کار در دست پیشرفت است. محققین توجه داشتند که کارایی انرژی آن در زمان برخاست پایین‌تر از پرندگان واقعی یا حتی ربات‌های سطح حشرات است. قابلیت معلق ماندن آن نیز به دلیل کنترل محدود در جهت چرخش محدود است و در سرعت‌های بالاتر، عدم وجود بالابر دم عمودی استقرار را دشوارتر می‌کند. با این حال، این یک گام معنادار به سوی بهبود ربات‌های پرنده‌ای با بال‌های زننده است. با کمی تصفیه بیشتر، آنها آماده پرواز در کنار پرندگان واقعی خواهند شد.