Uno studio sui gheppi robotici potrebbe migliorare la stabilità dei droni. / Robotic kestrel study could improve sUAV stability

Uno studio sui gheppi robotici potrebbe migliorare la stabilità dei droni. / Robotic kestrel study could improve sUAV stability

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

 Il gheppio robotico nella galleria del vento industriale della RMIT /  The robotic kestrel in RMIT's industrial wind tunnel

I ricercatori hanno sviluppato un uccello robotico ispirato al gheppio nankeen per studiare come questo uccello mantenga un volo stabile in condizioni turbolente e come tali meccanismi possano essere utili per la progettazione di futuri velivoli.

Il lavoro, pubblicato in due articoli sul Journal of the Royal Society Interface, fa parte di una collaborazione a lungo termine tra la RMIT University in Australia e l'Università di Bristol, incentrata sul volo bioispirato e sulla mitigazione delle turbolenze.

I piccoli veicoli aerei senza pilota (sUAV) sono sempre più utilizzati in applicazioni quali riprese aeree, rilievi agricoli, operazioni di ricerca e soccorso e consegna di pacchi. Tuttavia, le loro prestazioni possono essere significativamente influenzate da condizioni meteorologiche avverse.

Il gruppo ha esaminato il comportamento di volo dei gheppi nankeen, una specie nota per la sua capacità di rimanere stazionariamente in volo stazionario anche in condizioni atmosferiche instabili. Utilizzando la tecnologia di motion capture all'interno della galleria del vento industriale della RMIT, il gruppo ha monitorato la reazione degli uccelli alle raffiche di vento ed alle turbolenze.

Il ricercatore della RMIT Matt Penn ha affermato che gli uccelli utilizzano molteplici meccanismi per mantenere il controllo in condizioni difficili.

"Gli uccelli non si affidano ad una singola reazione alle raffiche di vento", ha affermato in una dichiarazione. "Regolano costantemente ali e code per mantenere l'equilibrio, mentre la naturale flessibilità delle piume e delle articolazioni li aiuta ad assorbire i repentini cambiamenti del flusso d'aria. Sono inoltre in grado di percepire le perturbazioni molto rapidamente, il che consente loro di reagire quasi istantaneamente e di mantenere il controllo."

I dati raccolti dagli esperimenti nella galleria del vento hanno contribuito allo sviluppo di un uccello robotico in grado di riprodurre i movimenti chiave associati al volo del gheppio. Il modello ha permesso ai ricercatori di isolare i singoli movimenti e valutarne il contributo alla stabilità del volo.

Il dottor Mario Martinez Groves-Raines, che ha condotto la ricerca durante gli studi svolti presso la RMIT e l'Università di Bristol, ha affermato che il sistema robotico ha offerto l'opportunità di esaminare le forze aerodinamiche in modo più dettagliato.

"Creando una replica robotica, siamo stati in grado di misurare in che modo specifici movimenti contribuissero alla stabilità in volo", ha affermato Groves-Raines, ora ricercatore post-dottorato presso il Royal Veterinary College di Londra.

"Abbiamo scoperto diverse tecniche uniche alla base dell'impressionante stabilità del gheppio. Molte di queste tecniche potrebbero migliorare la manovrabilità dei piccoli velivoli, che si trovano ad affrontare sfide simili a quelle dei gheppi."

Secondo i ricercatori, alcune tecnologie sUAV esistenti utilizzano già approcci di controllo simili a quelli impiegati dagli uccelli. Tuttavia, l'implementazione pratica su velivoli operativi rimane limitata a causa della complessità del sistema e di considerazioni relative all'efficienza.

Lo studio ha anche esaminato come gli uccelli reagiscono alle perturbazioni atmosferiche, un aspetto che potrebbe diventare sempre più importante poiché si prevede che i cambiamenti climatici influenzeranno la frequenza e l'intensità della turbolenza. Comprendere come gli uccelli gestiscono naturalmente i flussi d'aria instabili potrebbe aiutare gli ingegneri a migliorare la stabilità ed il controllo dei velivoli del futuro.

Il gruppo di ricerca intende continuare a studiare come i gheppi rilevano i cambiamenti nell'ambiente circostante, in particolare le turbolenze di basso livello comunemente incontrate dai droni.

Sebbene il lavoro attuale si concentri principalmente su sistemi aerei di dimensioni ridotte, i ricercatori mirano a semplificare ed adattare i risultati in modo che possano essere applicati ad aeromobili di dimensioni maggiori.

RMIT è alla ricerca di partner industriali per sostenere l'ulteriore sviluppo della ricerca ed esplorare le potenziali applicazioni dei risultati nella progettazione di aeromobili di nuova generazione.

ENGLISH

Researchers have developed a robotic bird based on the nankeen kestrel to investigate how it maintains stable flight in turbulent conditions and how those mechanisms could inform future aircraft design.

The work, published in two papers in the Journal of the Royal Society Interface, forms part of a long-term collaboration between RMIT University in Australia and Bristol University focused on bio-inspired flight and turbulence mitigation.

Small unmanned aerial vehicles (sUAVs) are increasingly used for applications such as aerial imaging, agricultural surveying, search and rescue operations and package delivery. However, their performance can be significantly affected by turbulent weather.

The team examined the flight behaviour of nankeen kestrels, a species recognised for its ability to hover steadily in unstable air conditions. Using motion-capture technology inside RMIT’s Industrial Wind Tunnel facility, the team monitored how the birds responded to gusts and turbulence.

RMIT researcher Matt Penn said birds employ multiple mechanisms to maintain control in challenging conditions.

“Birds don’t rely on a single response to wind gusts,” he said in a statement. “They constantly adjust their wings and tails to stay balanced, while the natural flexibility of their feathers and joints helps absorb sudden changes in airflow. They can also sense disruptions very quickly, which allows them to respond almost instantly and maintain control.”

Data collected from the wind tunnel experiments informed the development of a robotic bird capable of reproducing the key movements associated with kestrel flight. The model allowed researchers to isolate individual motions and assess their contribution to flight stability.

Dr Mario Martinez Groves-Raines, who conducted the research during studies undertaken at RMIT and Bristol University, said the robotic system provided an opportunity to examine aerodynamic forces in greater detail.

“By creating a robot replica, we were able to measure how specific movements were contributing to steadiness in flight,” said Groves-Raines, now a postdoctoral research associate at the Royal Veterinary College in London.

“We uncovered several unique techniques behind the kestrel’s impressive stability. Many of these techniques have the potential to improve manoeuvrability of small aircraft, which encounter similar challenges to kestrels."

According to the researchers, some existing sUAV technologies already employ control approaches that resemble those used by birds. However, practical implementation in operational aircraft remains limited because of system complexity and efficiency considerations.

The study also examined how birds respond to atmospheric disturbances, an area that could become increasingly important as changing climate conditions are expected to influence the frequency and intensity of turbulence. Understanding how birds naturally manage unstable airflow may help engineers improve the stability and control of future aircraft.

The research team intends to continue investigating how kestrels detect changes in their surroundings, particularly low-level turbulence commonly encountered by sUAVs.

Although the current work is primarily focused on smaller aerial systems, the researchers aim to simplify and adapt the findings so that they can be applied to larger aircraft.

RMIT is seeking industry partners to support further development of the research and explore potential applications of the findings within next-generation aircraft design.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/robotic-kestrel-research-may-improve-future-suav-stability?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-%20290626%20-%20Monday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Frobotic-kestrel-research-may-improve-future-suav-stability&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer