Роботизированный захват позволит беспилотникам садиться на ветки и заборы

Какой бы ни была толщина или текстура поверхности ветки, забора либо просто жердочки, птицы приземляются и усаживаются на нее, накрепко цепляясь лапками, а при необходимости с такой же легкостью оттуда взлетают. Беспилотникам подобная способность весьма пригодилась бы, но воспроизвести ее крайне непросто. Лишь недавно команда ученых из Стэнфордского университета продемонстрировала такой захват. Об этом они сообщают в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.

Аналогичные попытки предпринимали и прежде, но лишь теперь можно говорить о полном успехе разработки. Система SNAG (Stereotyped Nature-Inspired Aerial Grasper — «Стереотипизированный вдохновленный природой воздушный захват») крепится на беспилотник, позволяя ему приземляться и стартовать с веток и других подобных «площадок», а также поднимать и переносить грузы — почти как птицы. Новое устройство уже испытали в полевых условиях, и разработчики даже апробировали разные формы «лап», имитирующие птичьи.

Несколько лет назад ученые детально рассмотрели механизм посадки попугаев, снимая процесс на скоростную видеокамеру. В экспериментах использовали специально изготовленные из разных материалов «жердочки» — от деревянных до покрытых тефлоном — и оснащенные датчиками давления, чтобы регистрировать захват. Работа показала, что маневрирование птиц в воздухе не зависит от размеров и текстуры опоры и всю работу по надежному захвату при посадке берут на себя лапки.

На этой основе и разработали систему SNAG, имитирующую захват хищного сапсана. Роль косточек в устройстве играют распечатанные на 3D-принтере структуры. Усилие на них передаются с сервоприводов с помощью лески, выполняющей функции сухожилий. Один двигатель отвечает за движения «лапки» целиком, второй обеспечивает захват искусственными пальцами.

Любопытно, что лески специальным образом переплетены, повторяя анатомию настоящей птичьей лапки: это позволяет амортизировать удар при посадке и перенаправлять часть лишней энергии для моментального и сильного захвата. Действительно, SNAG срабатывает всего за 20 микросекунд, накрепко цепляясь за опору, после чего передает подтверждение на беспилотник, который запускает алгоритмы для стабилизации этого положения.

Испытания системы проводили в дикой местности штата Орегон. Они показали, что оснащенный таким захватом беспилотник способен не только надежно усаживаться на разные «жердочки», но и ловко захватывать подброшенные в воздух предметы. Кроме того, авторы протестировали SNAG с различной конфигурацией «пальцев», характерной для разных видов птиц — анизодактиля (три пальца впереди и один сзади, как у сапсанов) и зигодактиля (два впереди и два сзади, как у попугаев). Как оказалось, с точки зрения эффективности захвата оба варианта одинаково хороши.