Létání s bezpilotním letadlem (UAV), jako jsou drony nebo kvadrokoptéry, je vzrušující zážitek, ale bezpečnější přistání není žádná legrace, zvláště když jsou tyto UAV určeny pro vojenské operace a stojí miliony dolarů.
Současné UAV jsou poněkud omezující, protože mají pevná a pevná křídla, která snižují flexibilitu při létání. K rozšíření provozu současných bezpilotních letounů s pevnými křídly provedli výzkumníci v minulosti několik experimentů s morfujícími konstrukcemi křídel, inspirovaných ptáky, použili algoritmy strojového učení, aby se naučili letový ovladač pomocí inspirace z přírody.
Tým výzkumníků z Bristolské univerzity a BMT Defense Services použil standardní RC letoun s jedinečně tvarovaným křídlem. Jak je ukázáno na videu níže, křídlo se může během letu přetvářet, což umožňuje systému houpat se, když přistává jako pták, který se blíží k bidýlku. Toto proměňující se křídlo prolétne vzduchem, vyšle UAV mírně nahoru a poté na mnohem ostřejší a kratší dráhu. Bohužel vědci nedokázali zdokonalit uchopovací drápy, aby nahradili přistávací zařízení, ale pohyb snášením se jim podařilo snížit docela dobře.
Aby vyřešili tuto hádanku a vytvořili vzdušné roboty, kteří přistávají jako pták, vědci ze Stanfordu studují ptáky pomocí pěti vysokorychlostních kamer. Postgraduální studentka Diana Chin používá k výzkumu malého bleděmodrého ptáčka jménem Gary. Když Diana ukáže prstem, Gary letí na bidýlko pokryté teflonem, takže je zdánlivě nemožné se udržet. Garyho úspěšné přistání na teflonu – a dalších tyčích z různých materiálů – učí výzkumníky, jak vytvářet stroje, které přistávají jako pták.
„Moderní vzdušné roboty obvykle vyžadují buď přistávací dráhu, nebo rovnou plochu pro snadný vzlet a přistání. Pro ptáka existuje potenciální místo přistání téměř všude, dokonce i ve městech. Chtěli jsme porozumět tomu, jak je toho dosaženo, a související dynamiku a síly,“ řekl Chin, odborný asistent strojního inženýrství.
Ani ti nejpokročilejší roboti se ani zdaleka neblíží schopnosti zvířat uchopit předměty různých tvarů, velikostí a textur. Vědci proto shromáždili údaje o přistání Garyho a dvou dalších ptáků na různých površích, které zahrnují různé přírodní bidýlka a umělá hřady pokrytá pěnou, brusným papírem a teflonem.
Výzkum, publikovaný v eLife 6. srpna, zahrnuje podrobné studie tření způsobeného drápy a nohama ptáků. Vědci na základě této práce zjistili, že tajemství všestrannosti papouška je v sevření.
„Když jsme poprvé zpracovávali naše údaje o rychlosti přiblížení a silách při přistání ptáka, neviděli jsme žádné zjevné rozdíly. Ale pak jsme začali zkoumat kinematiku chodidel a drápů – podrobnosti o tom, jak jimi pohybovali – a zjistili jsme, že je přizpůsobili tak, aby se držely přistání,“ vzpomínal Chin.
V závislosti na jejich pozorování při přistání se měnil rozsah, v jakém si ptáci omotávali prsty u nohou a kroutili drápy. Na drsných nebo mačkaných površích – jako je středně velká pěna, brusný papír a kamenitá dřevěná bidýlka – mohou jejich nohy generovat velké stlačovací síly s malou pomocí drápů. Na hřadech, která byla nejhůře uchopitelná – na hedvábném dřevě, teflonu a velké bříze – ptáci více krčili drápy a táhli je po povrchu hřadování, dokud nebyli v bezpečí.
Tato proměnná přilnavost naznačuje, že výzkumníci by mohli oddělit ovládání blížícího se přistání od akcí potřebných pro úspěšné přistání při stavbě robotů k přistání na různých površích. Jejich měření také ukázala, že ptáci dokážou přemístit své drápy za pouhou 1 až 2 milisekundy z jednoho uchopitelného hrbolku nebo jamky na druhý. (Člověk mrkne přibližně za 100 až 400 milisekund.)