Odtworzenie ruchów zwierząt stanowi wielkie wyzwanie dla robotyki. Bardzo długo trwało np. skonstruowanie maszyn, które chodzą na dwóch nogach jak ludzie. Teraz powstało urządzenie, które potrafi przysiąść jak kura na grzędzie.

Robotycznego ptaka o nazwie SNAG (od angielskiego stereotyped nature-inspired aerial grasper) zbudowali inżynierowie z amerykańskiego Uniwersytetu Stanforda. – Lądowanie na gałęzi wcale nie jest prostym zadaniem. Ptaki przez miliony lat opanowały to do perfekcji. Potrafią złapać się gałęzi o różnych kształtach i powierzchniach – wyjaśnia dr William Roderick. To jeden z autorów odkrycia opisanego na łamach czasopisma naukowego „Science Robotics”.

Jak ptakom udaje się wylądować na gałęzi i nie spaść?

Aby zrozumieć, jak ptaki lądują na gałęziach, uczeni przestudiowali ich zachowanie w warunkach laboratoryjnych. Do badań wybrali malutkie papugi zwane wróbliczkami zielonolicymi (Forpus coelestis). Filmowali specjalnymi kamerami, jak ptaki startują i lądują na drążkach wykonanych z różnych materiałów. W drążkach z kolei umieścili czujniki rejestrujące nacisk wywierany przez ptasie szpony.

Okazało się, że wróbliczki doskonale radzą sobie z lądowaniem, nawet jeśli drążek pokryto śliskim teflonem. Co ciekawe, nie zmieniały mechaniki lotu przed lądowaniem niezależnie od typu drążka. Cała praca związana z chwyceniem się drążka zależała od nóg ptaka.

Latającego robota wyposażono w szpony wzorowane na sokolich

Bazując na tych wynikach, badacze zaprojektowali robota SNAG. Jego łapy wzorowali na szponach sokoła wędrownego. Zbudowali je z elementów wydrukowanych na drukarce 3D, silniczków elektrycznych i żyłek. Wyposażyli je też w czujniki.

Ważnym elementem było również oprogramowanie sterujące łapami. Dzięki niemu robot potrafi wykorzystać nacisk wywierany na drążek w czasie lądowania do zaciśnięcia na nim pazurów. Robi to błyskawicznie – w ciągu zaledwie 20 milisekund (tysięcznych części sekundy). Potem dzięki czujnikom balansuje tak, aby nie spaść.

Nogi cyberptaka połączono z dronem wyposażonym w cztery wirniki. Tak powstał kompletny SNAG. W czasie pandemii dr Roderick zabrał urządzenie do lasu w stanie Oregon. Prowadził tam testy w warunkach naturalnych. Dzięki temu SNAG potrafi nie tylko lądować na różnego rodzaju gałęziach, ale też chwytać szponami w locie różne przedmioty.

Cybernetyczne ptaki będą mogły patrolować teren i przenosić ładunki

Urządzenie wymaga jeszcze udoskonalenia. Potrzebne jest lepsze oprogramowanie sterujące lotem i umożliwiające np. omijanie przeszkód. Jednak już dziś konstruktorzy są przekonani, że SNAG znajdzie wiele zastosowań.

Tego typu roboty mogą się sprawdzić przy patrolowaniu trudno dostępnych terenów. Mogą być wykorzystywane podczas akcji poszukiwawczych i ratunkowych. Obecna wersja SNAG-a jest wyposażona m.in. w czujnik wilgotności, co pozwala na zdalne monitorowanie środowiska.

Docelowo jednak konstruktorom marzy się prowadzenie badań biologicznych. – Jeśli będziemy mieli robota zachowującego się tak jak ptak, będziemy mogli prowadzić obserwacje, które do tej pory były niemożliwe – zapowiada dr Roderick. Jego zespół liczy na wygranie 10 mln dolarów nagrody w konkursie Xprize. Jego najnowsza edycja dotyczy nowych narzędzi do badania bioróżnorodności w lasach tropikalnych.

Źródła: Stanford University, Science Robotics, eLife.