Les oiseaux ont maîtrisé l'art d'atterrir sur des surfaces complexes telles que des branches d'arbres rugueuses et texturées. Maintenant, un nouveau robot développé par les ingénieurs de Stanford possède un ensemble utile de fonctionnalités ressemblant à des oiseaux telles que des griffes, des coussinets d'orteils, des pieds incurvés et des jambes fléchies qui lui permettent d'atterrir en douceur n'importe où.
Le bot, un engin volant de type Frankenstein, a quatre ensembles d'hélices sur le dessus qui le font voler et deux jambes en dessous. Les pattes ressemblent aux pattes d'un oiseau que vous pourriez voir par la fenêtre, mais elles sont attachées à un quadcoptère.
La recherche, publiée dans Science Robotics mercredi, détaille le développement du bot, qui nécessite une puissance de calcul minimale de sa carte de contrôle. Cela lui permet d'être incorporé à l'avenir dans d'autres projets sans exiger beaucoup d'espace de calcul, laissant de la place pour d'autres objectifs comme l'observation, l'enregistrement, d'autres mouvements, etc. à programmer. Les pattes robotiques en forme d'oiseau peuvent également être utilisées. pour modéliser la façon dont les pattes des oiseaux bougent et fonctionnent sans avoir besoin d'impliquer de vrais oiseaux.
"Nous avons fini par concevoir ce robot qui peut atterrir comme des oiseaux", explique David Lentink, ingénieur de recherche senior impliqué dans le développement, "et nous y sommes arrivés en étudiant d'abord comment les oiseaux réussissent à atterrir sur des surfaces vraiment complexes. ."
Tout d'abord, l'équipe devait créer un prototype initial basé sur des recherches antérieures en morphologie aviaire. Ils ont consulté les textes disponibles et les cadavres d'oiseaux, et ont essayé d'obtenir autant d'informations que possible sans avoir à utiliser des oiseaux vivants.
Lentink et l'équipe ont effectué de nombreuses itérations des jambes du robot afin d'obtenir l'effet de préhension sur des surfaces telles que des branches d'arbres. Ils ont testé chaque itération pour voir si elle pouvait atterrir correctement en utilisant une autre machine automatisée qui lancerait le robot oiseau à un arbre de la même manière à chaque fois. Si les jambes ne pouvaient pas saisir la surface, le robot tomberait de la branche, et l'équipe réajusterait les caractéristiques et réessayerait jusqu'à ce qu'elle réussisse.
Les premières versions du robot avaient des jambes qui se concentraient sur l'absorption des chocs au lieu d'imiter les caractéristiques aviaires, mais comme ces versions ne parvenaient pas à saisir la branche sur laquelle elles étaient lancées, les structures du robot ont finalement évolué (grâce au travail des chercheurs) pour devenir plus oiseaux. -Comme. L'équipe a changé la conception d'une jambe à deux car les essais ont montré que le fait d'avoir les deux aidait à équilibrer le robot sur des surfaces asymétriques. Ils ont également remplacé les coussinets en caoutchouc plats du pied du robot par un design plus ondulé, à surface rugueuse, mais toujours spongieux (le caoutchouc s'est avéré trop glissant pour saisir les branches). Ils ont remplacé les crochets techniques par des structures en forme de griffes imprimées en 3D, car la netteté des crochets entravait en fait les performances.
"Il y a toute cette mécanique pour pouvoir saisir une surface complexe dont vous n'avez aucune idée de ce à quoi elle ressemble", explique Lentink.
Outre les caractéristiques, l'équipe devait obtenir le mouvement réel de la jambe parfaitement. Les derniers pieds du robot oiseau peuvent se plier à deux articulations, ce qui lui permet de saisir une branche en se pliant à la première articulation avant la seconde, comme si vous pliez votre poignet puis vos doigts pour saisir quelque chose. Les jambes se plient également au contact de la branche pour absorber le choc, ce qui crée une tension pour que les pieds et les orteils s'enroulent autour de la branche. Ces fonctionnalités permettent au bot de s'adapter au contact de la surface avec laquelle il interagit.
"Enfin, lorsque nous trouvions le bon équilibre également", explique Lentink, "nous pouvions nous percher de manière fiable et répétée sur des surfaces vraiment complexes."
Bien qu'il ait subi 190 essais de lancer, l'oiseau bot a vu peu d'usure de son intégrité structurelle et a continué à saisir les branches. Non seulement le bot pouvait le faire à plusieurs reprises, mais il l'a fait sans trop de calcul à partir des commandes du bot. Parce que les jambes sont suffisamment adaptables pour faire atterrir le robot, il n'y avait pas besoin d'intelligence artificielle. Lentink a expliqué que cela laisse de la place pour que le vol, l'observation et d'autres mouvements soient programmés dans les fonctions d'atterrissage s'ils devaient être ajoutés à des machines plus complexes à l'avenir.
Le robot à pattes d'oiseau ouvre également des possibilités pour un train d'atterrissage adaptable qui peut réduire le besoin de pistes d'atterrissage et d'héliports. D'autres petits drones ne peuvent voler qu'un certain temps, mais avec des jambes comme celles-ci, cette technologie permet aux drones de se percher pendant qu'ils observent, réduisant ainsi leur consommation d'énergie globale.
"Si nous mettons nos lunettes anti-oiseaux", dit Lentink, "et que nous regardons à quoi ressemble le monde, nous pouvons atterrir partout."
