BionicFlyingFox เป็นหุ่นยนต์บินได้ซึ่งมีลักษณะเฉพาะ หุ่นยนต์ค้างคาว หุ่นยนต์ค้างคาว โลกของทารก

กลุ่มหุ่นยนต์และไซเบอร์เนติกส์จาก Polytechnic University of Madrid (สเปน) ได้เปิดตัว micro-UAV ตัวใหม่ การใช้โดรน ระบบนวัตกรรมกล้ามเนื้อเทียม ทำจากวัสดุที่สามารถหดตัวและหดตัวได้เหมือนกล้ามเนื้อค้างคาว

จนถึงขณะนี้ เมาส์เทียมบินเป็นเส้นตรงเท่านั้น และปีกที่ผันผวนไม่เกิน 4 มม. (ที่นี่และด้านล่างเป็นรูปถ่ายของ Polytechnic University of Madrid)
เรากำลังพูดถึงโดรน BaTboT "หุ่นยนต์ค้างคาว" มีรายงานว่าอุปกรณ์ขนาดเล็กซึ่งมีรูปร่างของปีกที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยตรงในการบิน สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่ความเร็วต่ำ ซึ่งจะช่วยให้สามารถบินในพื้นที่จำกัดหรือท่ามกลางสิ่งกีดขวางมากมาย

ปีกของค้างคาว (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพียงชนิดเดียวที่สามารถบินได้) ประกอบขึ้นจากข้อต่ออิสระมากกว่าสองโหล และเยื่อบางๆ ที่ยืดหยุ่นได้หนึ่งอันที่ยื่นเหนือระบบปีกกระดูก ความว่องไวที่น่าทึ่งของสัตว์เป็นผลมาจากการผสมผสานของกระพือปีกและการหดตัวพร้อมกันและการยืดปีกเดียวกันในขณะบิน ปีกที่มีรูปทรงผันแปรเช่นนี้ได้รับการวิวัฒนาการมาเป็นเวลาหลายล้านปีอย่างสมบูรณ์ และการพยายามสร้างมันขึ้นมาใหม่ในเวลาอันสั้นได้กลายเป็นความท้าทายที่แท้จริงสำหรับนักวิทยาศาสตร์ พวกเขายอมรับและผลที่ได้คือ BaTboT

ปีกกว้างของ UAV ขนาดเล็กนี้คือ 50 ซม. ซึ่งอธิบายได้ด้วยความปรารถนาที่จะ "จับคู่ต้นแบบของธรรมชาติ" และต้นแบบคือสุนัขจิ้งจอกบิน (Pteropus poliocephalus) ซึ่งเป็นหนึ่งในค้างคาวที่ใหญ่ที่สุดในโลก น้ำหนักของ micro-UAV ลดลงเพื่อให้มีเวลาบินสูงสุดบนแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ในตัว

ในการทำซ้ำการทำงานของระบบกล้ามเนื้อของสัตว์ นักวิจัยต้องหันไปทำงานที่ค่อนข้างยาก แทนที่จะใช้มอเตอร์ทั่วไป จำเป็นต้องจำลองการกระทำของกล้ามเนื้อของสิ่งมีชีวิต "กล้ามเนื้อ" ของ BaTboT ประกอบด้วยเส้นใยขนาดเล็ก "ทอ" จากโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่าง พวกมันทำงานในรูปแบบของลูกหนูและไขว้ที่หดข้อต่อปีกค้างคาว "กล้ามเนื้อ" แต่ละตัวของ BaTboT มีน้ำหนักน้อยกว่า 1 กรัม และมวลรวมของ micro-UAV ซึ่งผู้พัฒนาต้องการเรียกว่าหุ่นยนต์บินได้คือ 125 กรัม (รวมแบตเตอรี่ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออนบอร์ด และระบบขับเคลื่อน) "โครงกระดูก" ดึง 34 กรัม แรงผลักรวมของปีกนักบินเท่ากับ 12.2 กรัม/ซม. เวลาในการกระพือ 300 มิลลิวินาที การแกว่งของปีกระหว่างกระพือประมาณ 4 มม. กระแสที่ขับ "กล้ามเนื้อ" มีความแรง 285 mA และแรงดันไฟฟ้า 3-5 V.

เฟรมไมโคร UAV ผ้าหุ้มซิลิโคนที่มีความหนา 0.1 มม. ถูกยืดออก
นักวิจัยชาวสเปนได้รับข้อมูลเกี่ยวกับรายละเอียดทางชีววิทยาของการบินด้วยค้างคาวจากเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยบราวน์ในพรอวิเดนซ์ (สหรัฐอเมริกา) ในอนาคตอันใกล้นี้ นอกจากการบินเป็นเส้นตรงธรรมดาแล้ว ผู้เขียนตั้งใจที่จะย้ายไปยังเที่ยวบินที่มีการหลบหลีกอย่างเข้มข้น ซึ่งจะปรับปรุงระบบควบคุม ระบบนำทาง และเซ็นเซอร์ เป้าหมายของการปรับเปลี่ยนนี้คือการบรรลุความสามารถในการดำเนินการด้วยตนเอง ในระหว่างนั้น microdrone จะสามารถรวบรวมข้อมูลได้ นักวิทยาศาสตร์ได้กล่าวถึงการวิจัยทางชีววิทยาเกี่ยวกับการศึกษาค้างคาวในถิ่นที่อยู่ตามธรรมชาติของพวกมัน เท่าที่เป็นไปได้ นักวิทยาศาสตร์กล่าวถึงการวิจัยทางชีววิทยาเกี่ยวกับการศึกษาค้างคาวในถิ่นที่อยู่ตามธรรมชาติของพวกมัน เช่นเดียวกับการควบคุมศัตรูพืช

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าความสามารถในการรวบรวมข้อมูลและการบินที่คล่องแคล่วสูงในพื้นที่ปิดจะไม่เป็นที่สนใจของกองทัพ จำได้ว่าแม้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง กองทัพอากาศสหรัฐฯ กำลังทำงานในโครงการเพื่อทิ้งระเบิดในเมืองต่างๆ ของญี่ปุ่นด้วยค้างคาวที่ทิ้งลงในภาชนะที่ดึงตัวเองออกมาได้ และหนูแต่ละตัวมีกระเป๋าที่มีระเบิดเพลิงขนาด 17 กรัม เที่ยวบินทดสอบประสบความสำเร็จอย่างมากจนฐานการทดสอบเกือบถูกไฟไหม้ ...

การเผยแพร่ขั้นสุดท้ายของโครงการระยะแรกควรเกิดขึ้นในปีนี้

งานที่ยากที่สุดงานหนึ่งที่นักพัฒนาหุ่นยนต์อิสระต้องเผชิญคือการทำแผนที่อย่างรวดเร็วของภูมิประเทศที่ไม่คุ้นเคยในระหว่างการเดินผ่านครั้งแรก แต่งานดังกล่าวสามารถจัดการได้ง่าย เช่น โดยค้างคาว การใช้เสียงสะท้อน หรือการวางแนวในอวกาศด้วยเสียง

Echolocation ในธรรมชาติเป็นสิ่งที่น่าประทับใจที่สุดอย่างหนึ่ง โดยอิงจากการสะท้อนของคลื่นเสียงและการรับรู้โดยสิ่งมีชีวิต มันถูกใช้กับปากแหลม, ผีเสื้อกลางคืน, ช้อน, pinnipeds และแม้แต่นก ด้วยความสามารถเหล่านี้ สัตว์ต่างๆ สามารถนำทางในที่ที่มีแสงแดดน้อยหรือไม่มีเลยได้อย่างง่ายดาย

ต้องขอบคุณความพยายามของทีมวิศวกรชาวอิสราเอลจากมหาวิทยาลัยเทลอาวีฟ นำโดยอิตามาร์ เอเลียคิม (อิตามาร์ เอเลียคิม) การระบุตำแหน่งด้วยเสียงสะท้อนช่วยในการพิชิตพื้นที่ที่ไม่รู้จักและหุ่นยนต์อิสระตัวใหม่ พวกเขาใช้หลักการที่ค้างคาวใช้ในการนำทางเป็นพื้นฐาน ชื่ออุปกรณ์มีความเหมาะสม - Robat

ค้างคาวจะส่งสัญญาณอัลตราโซนิกที่ไม่ได้ยินไปยังหูของมนุษย์และเก็บเสียงสะท้อนจากสิ่งกีดขวาง ในเวลาเดียวกัน พวกเขารู้เสมอว่ากิ่งก้านอยู่ที่ไหน แมลงอยู่ที่ไหน และผนังที่ว่างเปล่าอยู่ที่ไหน ความพยายามครั้งก่อนในการใช้ echolocation ในวิทยาการหุ่นยนต์นั้น จำกัด เฉพาะการติดตั้งโซนาร์ - อุปกรณ์ทางเทคนิคซึ่งช่วยในการตรวจจับวัตถุต่างๆใต้น้ำ อุปกรณ์นำทางของ Robat ต่างจากรุ่นก่อนๆ โซลูชั่นเทคโนโลยีและเลียนแบบลักษณะทางชีววิทยาของค้างคาว

หุ่นยนต์ตัวใหม่นี้ติดตั้งลำโพงอัลตราโซนิกที่ส่งสัญญาณในช่วงความถี่เดียวกับค้างคาว (ประมาณ 20 ถึง 120 kHz) นอกจากนี้อุปกรณ์ยังมีไมโครโฟนอัลตราโซนิกสองตัวที่เลียนแบบหูของสัตว์ หุ่นยนต์เคลื่อนที่ผ่านสภาพแวดล้อมที่ไม่คุ้นเคย โดยใช้เพียงสัญญาณเสียงที่สะท้อนกลับสำหรับสิ่งนี้

กำหนดขอบเขตของวัตถุที่พบระหว่างทางและจัดประเภทโดยใช้ เป็นผลให้มีการสร้างแผนที่โดยละเอียดของสภาพแวดล้อมใน "สมอง" ของเครื่อง ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการทดสอบ หุ่นยนต์ประสบความสำเร็จในการพิจารณาว่ามีกำแพงที่ทะลุผ่านในเส้นทางของมันหรือโรงงานที่มันจะผ่านไปได้

คำอธิบายโดยละเอียดของการประดิษฐ์ที่มีแนวโน้มถูกตีพิมพ์โดยผู้เขียนในสิ่งพิมพ์ PLOS Computational Biology

อย่างไรก็ตาม Robat ไม่ใช่อุปกรณ์เครื่องแรกที่ได้รับแรงบันดาลใจจากความสามารถของค้างคาว ก่อนหน้านี้ผู้เขียนโครงการ Vesti.Nauka (nauka.site) ได้เขียนเกี่ยวกับและนำเสนอโดยทีมอื่นแล้ว จริงอยู่ อุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถอวดตำแหน่งสะท้อนเสียงได้

การพัฒนาอุปกรณ์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ (หุ่นยนต์มด ผีเสื้อ นก) มาถึงแล้ว บริษัทขนาดใหญ่หนึ่งในนั้นคือ บริษัท Festo ของเยอรมันซึ่งมีกิจกรรมหลักคือระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

ความสำเร็จล่าสุดของวิศวกรชาวเยอรมันในทิศทางนี้คือหุ่นยนต์ควบคุม BionicFlyingFox ไม่เหมือนกับรุ่นอื่นๆ ตรงที่โครงสร้างลำตัวของค้างคาวผลไม้ซ้ำ ซึ่งเป็นชนิดย่อยที่ใหญ่ที่สุดของค้างคาว ตามที่นักพัฒนาระบุว่าอุปกรณ์ดังกล่าวอยู่ในหมวดหมู่ "อุปกรณ์บินพิเศษที่มีจลนศาสตร์อัจฉริยะ" ซึ่งให้ความสามารถที่ไม่สามารถบรรลุได้ก่อนหน้านี้

อะไรคือคุณสมบัติของหุ่นยนต์บินได้?

ตัวแทนของ บริษัท เปิดเผยความลับโดยเผยแพร่พารามิเตอร์หลักของความแปลกใหม่:

• ปีกนก - 228 ซม.
• ความยาว - 87 ซม.
• น้ำหนัก - 580 กรัม

ถึง ค้างคาวปรากฏว่าเบามาก เยื่อปีกทำจากผ้าทอบางซึ่งหุ้มด้วยฟิล์มสุญญากาศสองชั้นทั้งสองด้าน

คุณสมบัติของการออกแบบหุ่นยนต์ค้างคาว

นอกจากวัสดุของเมมเบรนแล้วควรคำนึงถึงปีกด้วย: ประกอบด้วยระนาบสองระนาบที่เชื่อมต่อถึงกัน เครื่องบินแต่ละลำมีเครื่องยนต์และวงจรควบคุมของตัวเอง แรงผลักดันเป็นมอเตอร์กระแสตรงหลัก แหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์หลักและมอเตอร์เสริมถูกใช้งานโดยใช้แหล่งพลังงานในตัว ซึ่งทำให้หน่วยมีความเป็นอิสระอย่างสมบูรณ์

การควบคุมดำเนินการโดยใช้สถานีควบคุมภาคพื้นดิน ซึ่งสามารถตรวจสอบการทำงานของยูนิตในอากาศผ่านกล้องในตัวได้ เพื่อให้ขั้นตอนการดำเนินงานง่ายขึ้น นักพัฒนาจึงได้นำระบบปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้ด้วยตนเองมาใช้ คุณลักษณะนี้ช่วยให้คุณสามารถปรับปรุงเทคนิคการซ้อมรบทางอากาศ ในอนาคต เทคนิคนี้จะถูกทำให้สมบูรณ์แบบ และสัตว์หุ่นยนต์จะไม่ด้อยกว่าต้นแบบที่มีชีวิตในแง่ของความสามารถของพวกมันอีกต่อไป

เมื่อเร็วๆ นี้ เราได้พูดถึงความอัศจรรย์ของเทคโนโลยี เช่น โดรนที่ดัดแปลงเพื่อละลายน้ำแข็งใบพัดของกังหันลมที่ผลิตกระแสไฟฟ้า เครื่องจักรที่มีใบพัด 36 ตัวที่สามารถยกสินค้าได้มากถึง 200 กก. และทำงานที่ซับซ้อนด้วยกายกรรมที่ระดับความสูงได้ง่าย

นี่คือวิธีการ:

แต่เครื่องบินลำนี้มีข้อบกพร่องร้ายแรงอย่างหนึ่ง ปิดไฟ แล้วมันจะตกลงมาเหมือนก้อนหิน จะทำอย่างไรเพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น? คำถามนี้ได้รับคำตอบโดยนักวิทยาศาสตร์ โปรแกรมเมอร์ และวิศวกรที่สร้างหุ่นจำลองที่ทำซ้ำโครงร่างและทักษะยนต์ของค้างคาวจริง

ใครถ้าไม่ใช่ธรรมชาติจะรู้จักปรับตัวได้ดีที่สุด สิ่งแวดล้อม? วิวัฒนาการนับล้านปีไม่ได้ไร้ประโยชน์ ยกตัวอย่างค้างคาวตัวเดียวกัน การสร้างที่เหมือนค้างคาวนี้นานก่อนที่เทสลาจะเริ่มใช้เรดาร์เพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวาง มองเห็นได้ดีกว่าในความมืด ดีกว่ารถยนต์สมัยใหม่ที่ทันสมัยที่สุดหลายร้อยเท่า ซึ่งพิสูจน์ได้จากกรณีโศกนาฏกรรมล่าสุดของรถยนต์วอลโว่ที่ติดตั้ง Uber รถชนคน แต่ไม้ตีไม่

สิ่งมีชีวิตที่น่าสนใจเหล่านี้ยังสามารถบินในพื้นที่จำกัด เคลื่อนที่เร็ว และนอนคว่ำได้

และทำไมคนไม่พยายามเลียนแบบสิ่งที่ธรรมชาติได้ทำไปแล้ว? ทุกอย่างพร้อมแล้ว

จากมุมมองทางเทคนิค ไม่มีอะไรยากเป็นพิเศษสำหรับวิศวกรรมสมัยใหม่ในการผลิตเครื่องบินไบโอนิค หุ่นยนต์ที่มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า "Bionic Flying Fox" สร้างขึ้นจากโครงที่มีน้ำหนักเบาและแทบไม่มีน้ำหนัก โครงหุ้มด้วยเมมเบรนปีกที่มีลักษณะเฉพาะพร้อมจุดยึด 40,000 จุด ซึ่งทำให้ "ผิวหนัง" เทียมมีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรง แบตเตอรี่ เกียร์ไดรฟ์ และ "สมอง" แบบอิเล็กทรอนิกส์ถูกใส่เข้าไปในตัวเครื่องพลาสติกซึ่งมีระบบอะนาล็อกของการเรียนรู้ของเครื่องและสามารถออกคำสั่งให้บินในโหมดกึ่งอิสระได้

ไม่น่าเป็นไปได้ที่หุ่นยนต์ตัวนี้ไม่เคยเห็นแสงของวันในแง่ของการใช้งานเชิงพาณิชย์ แต่มันเปิดอยู่ ช่วงเวลานี้. ด้วยวัสดุง่ายๆเพียงไม่กี่อย่าง คุณสามารถสร้างความซับซ้อนได้ อากาศยานซึ่งประสบความสำเร็จในการเลียนแบบการเคลื่อนไหวที่สง่างามของสิ่งมีชีวิต