शोधकर्ताओं ने एक ऐसा ड्रोन बनाया है जो पक्षी जैसे पैरों की मदद से चल सकता है, कूद सकता है और उड़ान भर सकता है, जिससे मानव रहित हवाई वाहनों के लिए सुलभ संभावित वातावरण की सीमा का विस्तार हो सकता है।
“जैसे कौवा उड़ता है” एक आम मुहावरा है जो दो बिंदुओं के बीच सबसे कम दूरी का जिक्र करता है, लेकिन ईपीएफएल के स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में डारियो फ्लोरियानो के नेतृत्व में इंटेलिजेंट सिस्टम की प्रयोगशाला ने इस वाक्यांश को शाब्दिक रूप से RAVEN (रोबोटिक एवियन-प्रेरित वाहन) के साथ लिया है। एकाधिक वातावरण)। कौवे और कौवे जैसे पक्षियों के आधार पर डिज़ाइन किया गया है जो अक्सर हवा और जमीन के बीच स्विच करते हैं, बहुक्रियाशील रोबोटिक पैर इसे पहले पंख वाले ड्रोन के लिए दुर्गम वातावरण में स्वायत्त रूप से उड़ान भरने की अनुमति देते हैं।
एलआईएस पीएचडी उम्मीदवार वोन डोंग शिन कहते हैं, “पहले स्थान पर पक्षी हवाई जहाज के लिए प्रेरणा थे, और राइट बंधुओं ने इस सपने को साकार किया, लेकिन आज के विमान भी पक्षियों की क्षमता से काफी दूर हैं।” “पक्षी रनवे या लॉन्चर की सहायता के बिना चलने से लेकर हवा में दौड़ने और फिर वापस लौटने तक का संक्रमण कर सकते हैं। इस प्रकार की गतिविधियों के लिए इंजीनियरिंग प्लेटफॉर्म अभी भी रोबोटिक्स में गायब हैं।”
रेवेन के डिज़ाइन का उद्देश्य द्रव्यमान को कम करते हुए चाल विविधता को अधिकतम करना है। पक्षी के पैरों के अनुपात (और ईपीएफएल के परिसर में कौवे के लंबे अवलोकन) से प्रेरित होकर, शिन ने एक निश्चित पंख वाले ड्रोन के लिए कस्टम, बहुक्रियाशील एवियन पैरों का एक सेट डिजाइन किया। उन्होंने पैर की जटिलता और समग्र ड्रोन वजन (0.62 किग्रा) के बीच इष्टतम संतुलन प्राप्त करने के लिए गणितीय मॉडल, कंप्यूटर सिमुलेशन और प्रयोगात्मक पुनरावृत्तियों के संयोजन का उपयोग किया। परिणामी पैर भारी घटकों को 'शरीर' के करीब रखता है, जबकि स्प्रिंग्स और मोटरों का संयोजन शक्तिशाली एवियन टेंडन और मांसपेशियों की नकल करता है। दो स्पष्ट संरचनाओं से बने हल्के पक्षी-प्रेरित पैर एक निष्क्रिय लोचदार जोड़ का लाभ उठाते हैं जो चलने, कूदने और कूदने के लिए विभिन्न मुद्राओं का समर्थन करता है।
फ्लोरियानो कहते हैं, “पक्षियों के पैरों और पैरों को एक हल्के रोबोटिक सिस्टम में अनुवाद करने से हमें डिजाइन, एकीकरण और नियंत्रण की समस्याएं सामने आईं, जिन्हें पक्षियों ने विकास के दौरान खूबसूरती से हल किया है।” “इससे हमें न केवल अब तक का सबसे मल्टीमॉडल पंखों वाला ड्रोन बनाने में मदद मिली, बल्कि पक्षियों और ड्रोन दोनों में टेक-ऑफ के लिए कूदने की ऊर्जावान दक्षता पर भी प्रकाश पड़ा।” में शोध प्रकाशित किया गया है प्रकृति।
डिलीवरी या आपदा राहत के लिए बेहतर पहुंच
चलने के लिए डिज़ाइन किए गए पिछले रोबोट कूदने के लिए बहुत भारी थे, जबकि कूदने के लिए डिज़ाइन किए गए रोबोटों के पैर चलने के लिए उपयुक्त नहीं थे। रेवेन का अनोखा डिज़ाइन इसे चलने, इलाके में अंतराल पार करने और यहां तक कि 26 सेंटीमीटर ऊंची सतह पर कूदने की अनुमति देता है। वैज्ञानिकों ने उड़ान शुरू करने के विभिन्न तरीकों का भी प्रयोग किया, जिसमें खड़े होकर और गिरते हुए टेक-ऑफ शामिल है, और उन्होंने पाया कि उड़ान में कूदने से गतिज ऊर्जा (गति) और संभावित ऊर्जा (ऊंचाई बढ़ाना) का सबसे कुशल उपयोग होता है। एलआईएस शोधकर्ताओं ने रोबोटिक गति के लिए पक्षी बायोमैकेनिक्स को अनुकूलित करने के लिए ईपीएफएल की बायोरोबोटिक्स लैब के औके इज्सपर्ट और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन में मोनिका डेली की न्यूरोमैकेनिक्स लैब के साथ मिलकर काम किया।
ये परिणाम मल्टी-मोडल उड़ान जानवरों के डिजाइन और नियंत्रण सिद्धांतों की बेहतर समझ और उन्हें चुस्त और ऊर्जावान रूप से कुशल ड्रोन में अनुवाद करने की दिशा में पहला कदम दर्शाते हैं।
प्रो. डारियो फ़्लोरिआनो, प्रमुख, इंटेलिजेंट सिस्टम प्रयोगशाला
पक्षियों में शक्तिशाली पैरों की लागत और लाभों को स्पष्ट करने के अलावा, जो अक्सर हवा और जमीन के बीच संक्रमण करते हैं, परिणाम पंख वाले ड्रोन के लिए एक हल्के डिजाइन की पेशकश करते हैं जो मानव हस्तक्षेप के बिना किसी न किसी इलाके में चल सकते हैं और प्रतिबंधित स्थानों से उड़ान भर सकते हैं। ये क्षमताएं निरीक्षण, आपदा शमन और सीमित क्षेत्रों में वितरण में ऐसे ड्रोन के उपयोग को सक्षम बनाती हैं। ईपीएफएल टीम पहले से ही विभिन्न वातावरणों में लैंडिंग की सुविधा के लिए पैरों के बेहतर डिजाइन और नियंत्रण पर काम कर रही है।
“एवियन पंख स्थलीय चौपायों में सामने के पैरों के बराबर होते हैं, लेकिन पक्षियों में पैरों और पंखों के समन्वय के बारे में बहुत कम जानकारी है – ड्रोन का उल्लेख नहीं है। ये परिणाम मल्टीमॉडल के डिजाइन और नियंत्रण सिद्धांतों की बेहतर समझ की दिशा में पहला कदम दर्शाते हैं। फ़्लोरिएनो कहते हैं, “उड़ने वाले जानवर, और उनका फुर्तीले और ऊर्जावान रूप से कुशल ड्रोन में अनुवाद।”
संदर्भ
शिन, डब्ल्यूडी, फान, एचवी., डेली, एमए एट अल। एवियन-प्रेरित बहुक्रियाशील पैरों के साथ तेजी से जमीन से हवा में संक्रमण। प्रकृति 636, 86-91 (2024)। https://doi.org/10.1038/s41586'024 -08228-9
