В Caltech создали робота-летучую мышь
Умение летучих мышей летать в практически кромешной тьме, выполняя сложнейшие маневры, удивляло и озадачивало ученых сотни лет. Лишь относительно недавно специалисты выяснили, благодаря чему летучая мышь может ориентироваться в пространстве без помощи органов зрения. Тем не менее, восхищают специалистов не только навигационные способности этих животных, но и их мастерство полета.
Летает мышь тихо, быстро, умеет практически мгновенно сменять направление движения. Если бы нечто подобное удалось создать человеку, науке и технике это дало бы многое. Инженеры и ученые долгое время изучают механику полета этих животных, стараясь воссоздать механизм полета мыши. Кое-кому это удается.
На днях ученые из Caltech представили своего робота Bat Bot (B2), оснащенного мягкими составными крыльями с перепонками между остовом. Партнерами Caltech в проекте выступила команда специалистов из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (UIUC, University of Illinois at Urbana-Champaign). «Конструкция этого робота поможет нам создавать более эффективные и безопасные дроны, также он помог нам помочь выяснить, как летают летучие мыши», — заявил Сун Джо Чунг (Soon-Jo Chung), один из участников проекта.
Чунг, присоединившийся к команде Caltech, разработал робота-летучую мышь вместе с его экс-научным руководителем Алиреза Рамезани (Alireza Ramezani) и Сетом Хатчинсоном (Seth Hutchinson), профессором из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне.
Вес робота составляет всего 93 грамма. Внешне он напоминает летучую мышь, по образу и подобию которой и был спроектирован. Размах крыльев — всего 30 сантиметров. Система в процессе полета может изменять форму крыльев за счет складывания или разворачивания «пальцев», изменения формы и положения запястий, ног и плеч. Специалисты считают, что летучая мышь — одно из наиболее (если не самое) сложно организованных животных, способных летать. Крылья летучей мыши могут менять очертания, причем механизм полета включает задействование нескольких типов суставов, способных фиксировать кости и мускулы или, наоборот, увеличивать количество свобод составляющих крыло костей.
Принцип полета рукокрылых значительно отличается от принципа полета птиц Главная особенность заключается в гибкости и податливости крыла рукокрылых. Сильный изгиб крыла во время его хода вниз даёт гораздо большую подъёмную силу и сокращает затраты энергии, если сравнивать рукокрылых с птицами. При полете, во время движения крыла вниз у его передней кромки образуется завихрение воздуха, которое, по словам ученых, обеспечивает до 40% подъемной силы крыла. Поток воздуха начинается у передней кромки крыла, затем обходит его и снова возвращается во время обратного движения крыла вверх. Все это стало возможным за счет гибкости крыла, поскольку изгиб его позволяет держать завихрение вблизи поверхности крыла.
Для того, чтобы робот мог летать, разработчики создали сложную аппаратно-программную систему. Данные об окружающей среде, собираемые дроном в процессе полета, обрабатываются в режиме реального времени. Контролирующее ПО получает эти данные и координирует работу дрона. Все это работает в автономном режиме, без участия оператора
Скелетно-мышечная система крыльев летучей мыши может совершать более 40 движений в различных направлениях. «Результат нашей работы — один из наиболее совершенных на данный момент дизайн крыльев робота с морфологией летучей мыши, причем этот робот может лететь в автономном режиме», — заявил Рамезани. Конечно, этому роботу еще довольно далеко до реальной летучей мыши, которая прямо в воздухе может настичь насекомое, облететь вокруг него, схватить и съесть. Такая маневренность — дело будущего, хотя и довольно близкого.
И действительно, крылья робота могут менять форму подобно тому, как это делают владельцы «прототипов». Сделать крыло подобного типа довольно сложно, для этого необходимо отлично разбираться в анатомических особенностях строения скелетно-мышечного аппарата летучих мышей. В качестве альтернативного коже материала инженеры создали пленку с толщиной всего 56 микрон, основой которой является силикон. Этот материал может растягиваться и сжиматься, почти так же хорошо, как и кожа, обтягивающая крылья летучих мышей.
По словам разработчиков, летающие роботы-летучие мыши могут быть гораздо более энергоэффективными, чем обычные летательные аппараты. Роботы такого типа можно будет использовать в качестве альтернативы дронам. Причем, в отличие от большинства дронов, искусственные летучие мыши смогут быстрее менять направление полета. Плюс ко всему, они не будут такими опасными для человека (в плане возможности нанесения травм), как те же коптеры.
