Çarpmaların üstesinden gelmek için tasarlanmış hafif, şişirilebilir bir drone
Mevcut hava robotları, biyolojik muadillerine kıyasla yapılandırılmamış ortamlarda sınırlı etkileşim yetenekleri göstermektedir. Örneğin, çarpışmalara dayanamama ve bilinmeyen şekil, boyut ve dokuya sahip nesnelerin üzerine başarılı bir şekilde inme veya üzerinde durma konusundaki yetersizlikleri.
Uyumluluğu dahil etme çabaları, eklenen ağırlık nedeniyle azalan çeviklik ve uçuş süresi pahasına harici mekanik şoktan koruma içeren tasarımlara yol açmıştır.
Şimdi, Arizona Eyalet Üniversitesi’ndeki bilim adamları, çarpışmalar karşısında esneklik sağlamak için şişirilebilir bir çerçeveye ve cihazın neredeyse her yüzeyde güvenli bir şekilde durmasını sağlayan yenilikçi bir kavrayıcıya sahip, hafif, yumuşak gövdeli bir hava robotu (SoBAR) geliştirdiler. Benzersiz bir şekilde sertliği, beklenmedik darbe ve darbeleri absorbe edecek ve bunlardan kurtulacak şekilde ayarlanabilir veya ayarlanabilir.
“Çevresel temastan kaçınma konusundaki odağımızı değiştirmeliyiz. Dronların bir dizi görevi yerine getirmek için çevreleriyle fiziksel olarak etkileşime girmesi gerekiyor.” Arizona Eyalet Üniversitesi Ira A. Fulton Mühendislik Okullarında doçent ve robotik uzmanı olan Wenlong Zhang, diyor. “Yumuşak gövde, çarpışma direnci sağlamak için yalnızca şok kuvvetlerini emmekle kalmaz, aynı zamanda oturmak gibi dinamik manevralar için gereken fiziksel uyumu da sağlar.”
Levrek, kontrollü çarpmanın bir örneğidir. Kuşlar yere inip tündüklerinde teknik olarak ağaç dallarına veya diğer yapılara çarparlar. Eklemleri ve uyumlu yumuşak dokuları darbenin kuvvetini emer ve ayaklarındaki pasif kilitleme mekanizması, düzensiz yüzeyleri yerinde tutmak için kas enerjisi kullanmadan kavramalarını sağlar.
Ekip, yeni insansız hava aracı için hibrit, iki durumlu, doku tabanlı bir tutuş tasarlamak üzere bu kuş modelinden ilham aldı. Kararlılık, iki güçsüz dinlenme durumuna sahip olduğu anlamına gelir: açık ve kapalı. Çeşitli şekil ve boyutlardaki nesneleri kapalı ve güvenli bir şekilde kavrayarak düşmenin etkisine basitçe tepki verir.
“Hemen hemen her şeyin üzerine konabilir. Ayrıca yayılabilir malzeme, tüneğini tutmak için enerji sağlamak için bir aktüatöre ihtiyaç duymadığı anlamına gelir. Sadece kilitlenir ve herhangi bir enerji tüketmeden bu şekilde kalır.” Zhang diyor. “Ardından, gerektiğinde debriyaj pnömatik olarak geri çekilebilir ve dron havalanabilir.”
Geleneksel sert hava robotlarının aksine, SoBAR, yalnızca hava taşıtlarında değil, farklı yönlerdeki çarpışmalara defalarca dayanma ve bunlardan kurtulma yeteneğini başarıyla göstermiştir. Ayrıca, 3D çarpışma önleme, park etme başarı oranlarını artırmaya yardımcı olduğundan, park etmeye dayanıklı özelliklerinden de yararlanıyoruz.
Böyle bir elektriksiz reaktif tünek, sahada sürekli operasyonlar için önemlidir. Dronlar, gerektiğinde kendilerini konumlandırabilir ve ardından pil gücünden tasarruf etmek için rotorlarını kapatabilir. Araştırmacılar, böylesine dinamik bir çevresel etkileşimin, dronların arama kurtarma operasyonlarının yanı sıra orman yangınlarını izlemek, askeri keşiflere yardımcı olmak ve hatta diğer gezegenlerin yüzeyini keşfetmek gibi diğer amaçlar için kullanımını artırabileceğini söylüyor.
“Uygun ve yeniden yapılandırılabilir yumuşak hava robotlarıyla birçok olası iş var, bu nedenle buradaki çalışmalarımızın hayattan ilham alan daha fazla yeni tasarımlara yol açacağını umuyoruz.” değişim o diyor.
Dergi referansı:
- Nguyen, Karisma Patnaik, Chatadal Mishra ve Wenlong Zhang. Çarpışma önleyici ve etkileşimli oturma için yumuşak gövdeli hava robotu. Yumuşak Robotik, 2023; DOI: 10.1089/sur.2022.0010
