وضع الباحثون أرجل الطيور على طائرة بدون طيار حتى تتمكن من الإقلاع عن طريق القفز

قام باحثون من كلية البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان (EPFL) في سويسرا وجامعة كاليفورنيا في إيرفين بتطوير طائرة بدون طيار قادرة على الهبوط والإقلاع في المناطق التي قد تترك طائرة ثابتة الجناحين عالقة. تستبدل مركبتهم الروبوتية المستوحاة من الطيور لبيئات متعددة (RAVEN) معدات الهبوط التقليدية بزوج من الأرجل المفصلية المستوحاة من الطيور والتي تسمح للطائرة بدون طيار بالتجول والقفز فوق العوائق وحتى القفز في الهواء للطيران دون الحاجة إلى المدرج.

قد توفر طائرات Quadcopter بدون طيار مرونة أكبر عندما يتعلق الأمر بالمكان الذي يمكنها الإقلاع والهبوط فيه، ولكن معظمها يعتمد على أربعة محركات أقل كفاءة في استخدام الطاقة من الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة التي تستخدم محركًا واحدًا مقترنًا بالطيران الشراعي. ولتوسيع قدرات الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة، استلهم الباحثون من الطيور مثل الغربان والغربان التي يمكنها المناورة بسهولة على الأرض باستخدام زوج هزيل من الأرجل، كما هو مفصل في ورقة بحثية نُشرت في طبيعة هذا الاسبوع.

إن إعادة إنشاء قوة وقدرات أرجل الطيور ميكانيكيًا دون إضافة وزن كبير إلى الطائرة بدون طيار وتقليل نطاق تشغيلها يتطلب مزيجًا من “النماذج الرياضية، والمحاكاة الحاسوبية، والتكرارات التجريبية”.

يستخدم التصميم النهائي للأرجل مزيجًا من النوابض والمحركات لتقليد “أوتار وعضلات الطيور القوية” بينما تستخدم أقدامها المبسطة “بنيتين مفصليتين” بالإضافة إلى أصابع القدم مع مفصل مرن سلبي. لا تمنع أصابع القدم RAVEN من زراعة الوجه باستمرار فحسب، بل إنها ضرورية أيضًا للمشي ووضع الطائرة بدون طيار في زاوية الهجوم الصحيحة من أجل إقلاع فعال.

الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة التي تستفيد من الأرجل للإقلاع والهبوط القصير ليست فكرة جديدة تمامًا. في عام 2019، عرضت شركة ناشئة في جنوب إفريقيا تدعى Passerine طائرة بدون طيار تسمى Sparrow تستخدم زوجًا من الأرجل المحملة بنابض للقفز في الهواء والتحليق من حالة توقف تام. ما يميز RAVEN عن غيرها هو تعقيد أرجلها التي تسمح للطائرة بدون طيار بالسير عبر الأراضي الوعرة، والقفز فوق الفجوات، والقفز على عوائق يصل ارتفاعها إلى 10 بوصات – بالإضافة إلى قدرتها على القفز في الجو.

لا تقتصر عمليات RAVEN على المطارات أو المناطق ذات الأسطح الملساء التي تتطلبها معدات الهبوط التقليدية ذات العجلات. كما أنها لا تتطلب تدخلًا بشريًا للتحليق في الهواء مرة أخرى. إنها قادرة على الهبوط واستكشاف المناطق التي قد تكون خطرة أو مقيدة على البشر، ثم إعادة تموضعها في منطقة آمنة للإقلاع. وهي تفعل كل ذلك باستخدام طاقة أقل من تلك التي تستخدمها الطائرة بدون طيار، مما يمنحها نطاقًا تشغيليًا أكبر.