Tüylü robotik kanat, kanat çırpan dronların yolunu açıyor

 

Biyomimetik kanat ve tahrik mekanizmasının mekanik tasarımı ve çalışma prensibi. A) Robotik kanatçık, kanat çırpma, yunuslama ve katlama açılarının aktif kontrolünü sağlarken, vuruş düzlemi açısı dairesel bağlantı plakasını döndürerek manuel olarak değiştirilebilir. B) Robotik sineklik iki ana parçadan oluşur: gerçek tüylerden yapılmış biyomimetik, alttan bombeli kanat (şeffaf sarı renkle verilen yerel hava profili) ve bir diferansiyel dişli içeren tahrik mekanizması (şeffaf maket gövde ile kaplanmıştır), üç servo motorlar ve bir mikrodenetleyici. C) Kuş kanadı iskeleti (üstte), beş kemik (b1−b5) ve yedi eklemden (j1−j7) oluşan yapay kanadımızın çubuk bağlantı iskeletine (orta ve alt) ilham kaynağı olarak kullanılmıştır. tendondan (t1) uzatıldı ve tendondan (t2) kapatıldı. D) Biyomimetik kanadın üç yapım aşaması: iskelet (üstte), birincil ve ikincil tüylerle iskelet (ortada) ve silikon zar ve gizli plakalarla son kanat (altta). E) Küçük karganın (Coloeus monedula) kanadını taklit ettik. Fotoğraf: Arend Vermazeren, Creative Commons lisansı 2.0 altında kullanıldı F) Yedi konik dişli (g1−g7) içeren dişli düzeneğinin ve g1−g3 dişlilerini bir arada tutan desteğin parçalara ayrılmış görünümü. G) Kanat çırpmak için servo motorlar ters yönde döner. Kanadı yunuslamak için motorlar birlikte dönüyor. H) Katlama servo motoru, kanadı uzatmak için saat yönünde ve katlamak için saat yönünün tersine döndürülür. Kredi: E) Küçük karganın (Coloeus monedula) kanadını taklit ettik. Fotoğraf: Arend Vermazeren, Creative Commons lisansı 2.0 altında kullanıldı F) Yedi konik dişli (g1−g7) içeren dişli düzeneğinin ve g1−g3 dişlilerini bir arada tutan desteğin parçalara ayrılmış görünümü. G) Kanat çırpmak için servo motorlar ters yönde döner. Kanadı yunuslamak için motorlar birlikte dönüyor. H) Katlama servo motoru, kanadı uzatmak için saat yönünde ve katlamak için saat yönünün tersine döndürülür. Kredi: E) Küçük karganın (Coloeus monedula) kanadını taklit ettik. Fotoğraf: Arend Vermazeren, Creative Commons lisansı 2.0 altında kullanıldı F) Yedi konik dişli (g1−g7) içeren dişli düzeneğinin ve g1−g3 dişlilerini bir arada tutan desteğin parçalara ayrılmış görünümü. G) Kanat çırpmak için servo motorlar ters yönde döner. Kanadı yunuslamak için motorlar birlikte dönüyor. H) Katlama servo motoru, kanadı uzatmak için saat yönünde ve katlamak için saat yönünün tersine döndürülür. Kredi: H) Katlama servo motoru, kanadı uzatmak için saat yönünde ve katlamak için saat yönünün tersine döndürülür. Kredi: H) Katlama servo motoru, kanadı uzatmak için saat yönünde ve katlamak için saat yönünün tersine döndürülür. Kredi:Gelişmiş Akıllı Sistemler (2022). DOI: 10.1002/aisy.202200148

İsveç'teki Lund Üniversitesi tarafından yürütülen yakın tarihli bir araştırmaya göre, kuşlar yukarı doğru hareket sırasında kanatlarını katlayarak daha verimli uçarlar. Sonuçlar, kanat katlamanın, kanat çırpan dronların itici ve aerodinamik verimliliğini artırmada bir sonraki adım olduğu anlamına gelebilir.

Kuşların öncüleri bile - soyu tükenmiş kuş benzeri dinozorlar - aktif uçuş geliştirirken yukarı doğru hareket sırasında kanatlarını katlamaktan fayda gördüler. Günümüzde yaşayan uçan hayvanlar arasında en büyük ve en verimli olanı kuşlardır. Bu, onları dronların geliştirilmesi için ilham kaynağı olarak özellikle ilginç kılıyor. Bununla birlikte, hangi çırpma stratejisinin en iyi olduğunu belirlemek, kanat çırpmanın çeşitli yollarının aerodinamik çalışmalarını gerektirir. Bu nedenle, İsveç-İsviçreli bir araştırma ekibi, tam da bunu, bir kuş gibi kanat çırpmayı ve ötesini başarabilen bir robotik kanat inşa etti.

"Önceki robotlara göre daha çok kuş gibi kanat çırpabilen ama aynı zamanda kuşların yapamayacağı şekilde kanat çırpabilen bir robot kanadı yaptık. Kanadın performansını rüzgar tünelimizde ölçerek, kanadı elde etmenin farklı yollarını inceledik. Lund Üniversitesi'nde biyoloji araştırmacısı Christoffer Johansson, "Yukarı inme, uçuş sırasında kuvveti ve enerjiyi etkiler" diyor.

Önceki çalışmalar, kuşların yavaş uçarken kanatlarını daha yatay olarak çırptığını göstermiştir. Yeni çalışma, daha fazla enerji gerektirmesine rağmen kuşların bunu muhtemelen yaptığını gösteriyor, çünkü havada kalmak ve kendilerini itmek için yeterince büyük kuvvetler oluşturmak daha kolay. Bu, dronların uçabilecekleri hız aralığını artırmak için taklit edebilecekleri bir şeydir.

Christoffer Johansson, "Yeni robotik kanat, yalnızca uçan kuşları gözlemleyerek imkansız olan kuşların uçuşu hakkındaki soruları yanıtlamak için kullanılabilir. Canlı kuşların uçuş kabiliyetine ilişkin araştırmalar, kuşun fiilen kullandığı kanat çırpma hareketiyle sınırlıdır," diye açıklıyor Christoffer Johansson.

Araştırma, hangi hareket modellerinin en fazla kuvveti yarattığını ve en verimli olduğunu bularak kuşların neden bu şekilde kanat çırptığını açıklıyor. Sonuçlar, kuşların göçünün iklim değişikliğinden nasıl etkilendiğinin daha iyi anlaşılması ve gıdaya erişim gibi diğer araştırma alanlarında da kullanılabilir. Ayrıca, dronların bu içgörülerin iyi bir şekilde kullanılabileceği birçok potansiyel kullanımı vardır. Bir alan, malları teslim etmek için dronları kullanıyor olabilir.

"Çırpan dronlar teslimatlar için kullanılabilir, ancak yeterince verimli olmaları ve bunun gerektirdiği ekstra ağırlığı kaldırabilmeleri gerekir. Performans için kanatların nasıl hareket ettiği çok önemlidir, bu nedenle araştırmamız burada işe yarayabilir." diyor Christoffer Johansson.