بذار یه خبر جالب برات تعریف کنم! دانشمندای چینی موفق شدن یه روبات شبیه شاهین بسازن که نه تنها پرواز می‌کنه، بلکه دقیقاً مثل پرنده‌ها از زمین کنده میشه و اوج می‌گیره. اسم این پروژه باحال رو گذاشتن RoboFalcon2.0 و کلی اتفاق عجیب و غریب توش افتاده که نمی‌شه راحت ازش گذشت!
همین اول کاری، بذار یه توضیح کوچیک بدم: بیشتر روبات‌های پرنده‌ای که تا حالا ساخته شدن یا پره‌ی ثابت داشتن یا مثل کوادکوپترها، با روتور و ملخ معلق می‌موندن؛ اما RoboFalcon2.0 داستانش جداست. این روبات از یه حرکت بال جدید استفاده می‌کنه که بهش FSF یا Flapping-Sweeping-Folding می‌گن. یعنی بال‌هاش همزمان که بهم می‌خورن (flap)، می‌تونن به جلو-عقب تاب بخورن (sweep) و حتی جمع بشن (fold). این ترکیب باعث میشه هم نیروی بالابریش عالی باشه، هم کنترل شیب یا pitch رو خیلی دقیق داشته باشه. (Pitch یعنی اون حالت بالا و پایین رفتن نوک پرنده نسبت به بدن خود پرنده، که تو پرواز خیلی تاثیر داره.)
وقتی اومدن این RoboFalcon رو تو تونل باد تست کردن، دیدن که اگر بال‌هاش رو بیشتر به جلو تاب بدن، هم نیروی بالابری بیشتر میشه، هم می‌تونه راحت‌تر نوک خودش رو بالا بگیره و از زمین جدا شه. حتی شبیه‌سازها نشون دادن این حرکت باعث کشیده شدن گردباد کوچیک سر بال (Leading-edge vortex) میشه که کشش آیرودینامیکی رو بیشتر می‌کنه و پرنده رو پایدارتر نگه می‌داره.
جالب‌تر اینکه تو تست‌های واقعی، این روبات دقیقاً مثل یه پرنده واقعی، رو پاهاش خم میشه، بال‌هاش رو تند تند میزنه و کم‌کم سرعت می‌گیره و از زمین جدا میشه. یعنی دیگه خبری از پرتاب یا کمک بیرونی نیست، خودش مستقل پرواز رو شروع می‌کنه!
حالا مهم‌ترین نقطه قوت RoboFalcon2.0 سر بالاشه. چون بال‌هاش قابل تغییر یا Reconfigurable هستن. با استفاده از چیزایی مثل mechanical decoupler (وسیله‌ای که اتصالات مکانیکی رو جدا می‌کنه و اجازه می‌ده بال مستقل حرکت کنه) و یه بدنه خیلی سبک، روبات می‌تونه بال‌هاش رو با ریتم مناسب جمع و باز کنه و دقیقاً با یه هماهنگی قشنگ بال بزنه. این قابلیتی بود که قبلاً تو روباتی به این ظرافت و کارایی نداشتیم.
این شاهینه رباتی فقط ۸۰۰ گرم وزن داره و بازشدن بال‌هاش تا ۱.۲ متر می‌رسه! یعنی تقریباً هم وزن یه پرنده متوسط با قدرت مانور بالا و مناسب برای آزمایشات کنترل‌شده. البته همون جور که انتظار داری، انرژی لازم برای برخاستش یکم زیادتر از حالت عادیه، اما اتفاقاً اینم شبیه زندگیشیده‌های واقعی شده! چون تو طبیعت هم پرنده‌ها موقع جدا شدن از زمین کلی انرژی مصرف می‌کنن.
توی آزمایشات تونل باد، با همین حرکت FSF، این روبات تونسته نیروی بالابریش رو حتی از حالت فول فِلَپ (فقط بال زدن ساده) بیشتر کنه و کنترل خیلی بهتری روی بالا آوردن نوکش (Pitching Moment) داشته باشه. جالب‌تر اینه که می‌تونن زاویه تاب خوردن بال (Sweep Amplitude) رو تا ۲۵ درجه تنظیم کنن که باعث میشه نقطه تعادل آیرودینامیکی نسبت به بدن بهتر باشه و کنترل برخاستش راحت‌تر بشه.
اما خب، RoboFalcon2.0 فقط مدام موفقیت نداشته! موقعی که سرعتش تو پرواز زیاد میشه، چون دم کنترلی (انتهایی) نداره، پایداریش رو از دست می‌ده. دم کنترلی یا Tail Elevator اون تیکه‌ایه که پرنده باهاش دماغه رو بالا یا پایین می‌بره و تو پرنده‌های واقعی هم واسه کنترل کلی پرواز خیلی مهمه. قراره تو نسخه‌های بعدی این مشکل رو هم حل کنن.
قشنگ‌ترین بخش داستان اینه که بیشتر روبات‌های پرنده قبلی یا شبیه حشرات بودن و فقط می‌تونستن جاشون وول بخورن (Hovering)، یا نیاز به وسیله پرتاب داشتن؛ ولی RoboFalcon2.0 واقعاً شبیه پرنده‌های واقعی حرکت می‌کنه و بر اساس بیومکانیک طبیعت پرواز رو شبیه‌سازی کرده. این یعنی یه گام بزرگ تو ساخت روبات‌هایی که هم شبیه پرنده رفتار کنن و هم نیاز به صدا یا مصرف زیاد انرژی نداشته باشن.
از لحاظ کاربرد، همچین روباتی می‌تونه تو محیط‌زیست، نظارت و حتی کارهای دفاعی که نیاز به حرکت آروم و بی‌صدا همراه با چابکی بالا هست، به‌درد بخوره. تازه چون مثل کوادکوپترها روتور نداره، تو شرایط باد و هوای بد هم حضورش طبیعی‌تر و مخفی‌تر از چشم آدم‌هاست! (Stealth یعنی پنهان‌کاری یا مخفی بودن.)
در نهایت فعلاً RoboFalcon2.0 یه سکو یا Platform آزمایشیه، اما با این پژوهش نشون دادن که واقعاً میشه حرکات ظریف بال پرنده‌ها رو تو یه دستگاه تکرار کرد. یعنی آینده‌ای نزدیک شاید روبات‌هایی ببینیم که نه فقط پرواز کنن، بلکه درست مثل طبیعت پرواز کنن!
اگه دوست داشتی یه نگاه علمی‌تر بندازی، مقاله کاملشون تو مجله Science Advances منتشر شده.
منبع: +
