Drone simile ad un uccello in grado di saltare in volo / Birdlike drone able to jump into flight

Drone simile ad un uccello in grado di saltare in volo / Birdlike drone able to jump into flight

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

RAVEN (Veicolo robotico ispirato agli uccelli per molteplici ambienti)  /  RAVEN (Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments)

I ricercatori dell'istituto di ricerca svizzero EPFL hanno creato un drone in grado di camminare, saltellare e spiccare il volo grazie all'ausilio di zampe simili a quelle degli uccelli.

Ispirato alla capacità degli uccelli appollaiati di passare frequentemente dall'aria alla terraferma, il cosiddetto drone RAVEN (Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments) vanta gambe robotiche multifunzionali che gli consentono di decollare autonomamente in ambienti precedentemente inaccessibili ai droni alati.

Si sostiene che questa tecnologia, descritta sulla rivista Nature, potrebbe aprire la strada a droni alati in grado di muoversi su terreni accidentati e di decollare da luoghi ristretti senza l'intervento umano, aprendo così la strada a potenziali applicazioni nell'ispezione, nella mitigazione dei disastri e nelle consegne in aree ristrette.

"Gli uccelli sono stati l'ispirazione per gli aeroplani in primo luogo, ed i fratelli Wright hanno reso questo sogno realtà, ma anche gli aerei di oggi sono ancora molto lontani da ciò di cui sono capaci gli uccelli", ha affermato lo studente di dottorato EPFL Won Dong Shin. "Gli uccelli possono passare dal camminare alla corsa all'aria e viceversa, senza l'ausilio di una pista o di un lanciatore. Le piattaforme ingegneristiche per questo tipo di movimenti mancano ancora nella robotica".

Shin ha progettato un set di zampe aviarie personalizzate e multifunzionali per un drone ad ala fissa e ha utilizzato una combinazione di modelli matematici, simulazioni al computer ed iterazioni sperimentali per raggiungere un equilibrio ottimale tra complessità delle zampe e peso complessivo del drone (0,62 kg). La zampa risultante mantiene i componenti più pesanti vicino al "corpo", mentre una combinazione di molle e motori imita i potenti tendini e muscoli degli uccelli. I piedi leggeri ispirati agli uccelli composti da due strutture articolate sfruttano un giunto elastico passivo che supporta diverse posture per camminare, saltellare e saltare.

"Tradurre zampe e piedi di uccelli in un sistema robotico leggero ci ha posto di fronte a problemi di progettazione, integrazione e controllo che gli uccelli hanno risolto con eleganza nel corso dell'evoluzione", ha affermato Dario Floreano della School of Engineering dell'EPFL. "Questo ci ha portato non solo ad ideare il drone alato più multimodale fino ad oggi, ma anche a far luce sull'efficienza energetica del salto per il decollo sia negli uccelli che nei droni".

Il progetto di RAVEN gli consente di camminare, attraversare fessure nel terreno e persino saltare su una superficie elevata di 26 centimetri. Gli scienziati hanno anche sperimentato diverse modalità di inizio del volo, tra cui il decollo da fermo ed in caduta, e hanno scoperto che il salto in volo sfruttava al meglio l'energia cinetica (velocità) e l'energia potenziale (guadagno di altezza).

ENGLISH

Researchers at Swiss research university EPFL have demonstrated a drone that can walk, hop, and jump into flight with the aid of birdlike legs.

Inspired by the ability of perching birds to switch frequently between air and land, the so-called RAVEN (Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments) drone boasts multifunctional robotic legs that allow it to take off autonomously in environments previously inaccessible to winged drones.

It is claimed that technology  - which is described in the journal Nature  - could pave the way for winged drones that can move on rough terrain and take off from restricted locations without human intervention and open up potential applications in inspection, disaster mitigation, and delivery in confined areas.

“Birds were the inspiration for airplanes in the first place, and the Wright brothers made this dream come true, but even today’s planes are still quite far from what birds are capable of,” said EPFL PhD student Won Dong Shin. “Birds can transition from walking to running to the air and back again, without the aid of a runway or launcher. Engineering platforms for these kinds of movements are still missing in robotics.”

Shin designed a set of custom, multifunctional avian legs for a fixed-wing drone and used a combination of mathematical models, computer simulations, and experimental iterations to achieve an optimal balance between leg complexity and overall drone weight (0.62kg). The resulting leg keeps heavier components close to the ‘body’, while a combination of springs and motors mimics powerful avian tendons and muscles. Lightweight avian-inspired feet composed of two articulated structures leverage a passive elastic joint that supports diverse postures for walking, hopping, and jumping.

“Translating avian legs and feet into a lightweight robotic system presented us with design, integration, and control problems that birds have solved elegantly over the course of evolution,” said  Dario Floreano from EPFL’s School of Engineering. “This led us to not only come up with the most multimodal winged drone to date, but also to shed light on the energetic efficiency of jumping for take-off in both birds and drones.”

RAVEN’s design allows it to walk, traverse gaps in terrain, and even to jump up onto an elevated surface 26 centimeters high.  The scientists also experimented with different modes of flight initiation, including standing and falling take-off, and they found that jumping into flight made the most efficient use of kinetic energy (speed) and potential energy (height gain).

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/birdlike-drone-able-to-jump-into-flight