SNAG – это инновационная система захвата, разработанная с учетом строения птичьих лап. Она обеспечивает надежный захват веток, позволяет ловить и перемещать объекты в воздухе.
Неважно, насколько толстая или какая текстуры поверхность ветки, ограды или даже обычной жердочки, птицы садятся на нее и плотно удерживаются лапами, а при необходимости так же легко взлетают. Подобная способность была бы очень полезна для беспилотных летательных аппаратов, однако ее воспроизвести чрезвычайно сложно. Недавно группа исследователей из Стэнфордского университета представила технологию, имитирующую такой захват. Об этом они сообщают в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.
Аналогичные попытки предпринимали и прежде, но лишь теперь можно говорить о полном успехе разработки. Система SNAG (Stereotyped Nature-Inspired Aerial Grasper — «Стереотипизированный вдохновленный природой воздушный захват») крепится на беспилотник, позволяя ему приземляться и стартовать с веток и других подобных «площадок», а также поднимать и переносить грузы — почти как птицы. Новое устройство уже испытали в полевых условиях, и разработчики даже апробировали разные формы «лап», имитирующие птичьи.
Несколько лет назад ученые провели тщательное изучение процесса посадки попугаев, используя для съемок камеру с высокой скоростью съемки. В ходе экспериментов применялись специально созданные «жердочки» из различных материалов – от дерева до тефлона, – которые были оснащены датчиками давления для фиксации момента захвата. Работа показала, управление полетом птиц не связано с размерами и структурой поверхности, на которую они садятся, а основную роль в обеспечении безопасной посадки играют их лапы.
Именно на этом принципе была создана система SNAG, повторяющая способ захвата, характерный для хищной птицы-сапсана. В конструкции используются элементы, напечатанные на 3D-принтере, которые выполняют роль костей. Сила от сервоприводов передается на них посредством лески, имитирующей сухожилия. Один двигатель контролирует движения «лапы» в целом, а второй – осуществляет захват с помощью искусственных пальцев.
Интересно, что лески сплетены особым образом, имитируя строение настоящей птичьей лапы. Такая конструкция позволяет смягчать удар при приземлении и направлять избыточную энергию для обеспечения быстрого и надежного захвата. Фактически, SNAG активируется всего за 20 микросекунд, прочно фиксируясь на опоре, после чего передает сигнал на беспилотник, который запускает алгоритмы для стабилизации положения.
Тестирование системы проводилось в условиях дикой природы штата Орегон. Результаты показали, что беспилотник, оборудованный таким захватом, может не только уверенно фиксироваться на разнообразных выступающих поверхностях, но и успешно захватывать предметы, подброшенные в воздух. Также разработчики провели испытания SNAG с использованием разных конфигураций «пальцев», имитирующих строение конечностей разных видов птиц: анизодактильной (три пальца спереди и один сзади, как у сапсанов) и зигодактильной (два пальца спереди и два сзади, как у попугаев). По результатам исследований, оба варианта оказались не менее эффективны в плане захвата.