Движением, вдохновленным естественной инженерией, исследователи робототехники продемонстрировали, как крошечные дроны размером с ладонь могут с силой тянуть объекты, в 40 раз превышающие их собственную массу, прикрепляясь к земле или стенам. Это проблеск того, как маленькие дроны могут более активно манипулировать своей средой так же, как люди или более крупные роботы.
«Команды этих дронов могут работать сообща для выполнения более сложных задач манипуляции», — говорит Мэтт Эстрада , доктор философии. студент факультета машиностроения Стэнфордского университета. « Мы продемонстрировали открытие двери, но этот подход можно расширить до поворота шарового крана, перемещения обломков или извлечения интересующего объекта из зоны бедствия».
Крылатые существа, такие как птицы, летучие мыши и насекомые, могут поднимать в полете только предметы, вес которых примерно в пять раз превышает их собственный. Но Эстрада и его коллеги из Стэнфордского университета и Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии вместо этого обратились к практическому подходу, применяемому хищными осами, которые приземляются на землю, чтобы утащить более крупную добычу обратно в свои гнезда. Подход группы к экспериментам с роботами подробно описан в последнем выпуске журнала Science Robotics .
Дроны «FlyCroTug» также представляют собой эволюцию наземных роботов, первоначально разработанных Дэвидом Кристенсеном , соавтором статьи, который в настоящее время работает в Disney Research. Обратившись к нестандартной конструкции квадрокоптера, команда создала воздушные микроавтомобили, которые сочетают в себе воздушную мобильность с большей силой тяги или толкания, основанной на закреплении на земле.
Каждый дрон FlyCroTug имеет специальное крепление на конце длинного кабеля, которое можно вытянуть, а затем втянуть обратно через лебедку. Это означает, что дроны могут прикрепить один конец своего кабеля к объекту, взлететь, приземлиться и закрепиться, прежде чем тянуть к себе тяжелый груз. Эстрада объяснила, что то, что обычно может быть одним маленьким шагом для ос, становится для дронов одним гигантским прыжком за раз .
Механизмы крепления, основанные на технологиях Стэнфордской лаборатории биомиметики и ловких манипуляций, также были вдохновлены естественным дизайном: микрошипы, способные прикрепляться к грубым штукатурным или бетонным поверхностям, и липкие, похожие на гекконы клеи для прикрепления к гладкому стеклу.
Наличие крошечных дронов, которые могут исследовать ограниченные пространства и при этом воздействовать на окружающую среду большими силами, открывает множество новых возможностей для поисково-спасательных приложений как в гражданских, так и в военных сценариях. Например, Эстрада предположил, что такие дроны могут быть портативным инструментом для служб быстрого реагирования или военного персонала для развертывания датчиков или транспортировки медицинских материалов человеку, застрявшему в удаленном месте.
В одном из экспериментов команды дрон FlyCroTug цеплялся за выступ, когда он вытаскивал камеру с батарейным питанием для осмотра разрушенной строительной площадки на военном полигоне за пределами Женевы, Швейцария.
Второй сценарий открытия дверей требовал совместной работы двух дронов FlyCroTug. Первый дрон схватился за дверную ручку с помощью специального приспособления для захвата, а затем закрепился на гладкой стеклянной двери. Второй дрон подсунул крюк под дверь, а затем вцепился в ближайший ковер, чтобы открыть дверь, как только ручка была повернута.
Как бы впечатляюще все это ни звучало, дроны FlyCroTug все еще сталкиваются с серьезными ограничениями. Их текущего времени автономной работы хватает всего на пять минут полета, что сильно ограничивает их возможности. Сложные и неизвестные среды также потребуют, возможно, многих версий дронов с различными креплениями и механизмами крепления для различных поверхностей. Но последнее может и не быть проблемой, если такие летающие роботы можно будет делать дешево и использовать их в виде стаи одноразовых дронов.
Исследователи еще не разработали ни сенсорных возможностей, ни возможностей искусственного интеллекта, чтобы такие дроны могли работать даже частично независимо, не говоря уже о полностью автономном режиме без человеческого контроля. Но Эстрада считает, что дистанционное управление наиболее целесообразно для развертывания такой технологии в ближайшем будущем.
«Люди могут интуитивно читать комнату и предсказывать, какие поверхности могут быть подходящими для прикрепления, и [находить] возможные пути к этим местам», — говорит Эстрада. «Это, безусловно, может быть объединено с некоторой автономией на низком уровне для маневров, таких как удержание позиции или захват ручки».