Ученые-изобретатели при создании и разработке дронов обратились к наиболее искусным воздушным акробатам Матери Природы — птицам, пчелам, летучим мышам и другим животным. Именно эти животные вдохновляют на создание «умного в полете» беспилотника-дрона. При правильных настройках эти беспилотники имеют потенциал для борьбы с лесными пожарами, местными браконьерами, для поимки загрязнителей природы и, конечно, военных целей.
Благодаря исследованиям ученые узнали, что птицы выполняют экстремальные скоростные повороты чтобы выжить в своем мире. Исследователи опубликовывают свои последние достижения наблюдений за движениями птиц в полете.
Люди в изобретениях не пытаются воспроизвести природу, но используют основные принципы. Цель многих проектов заключается в разработке дронов и создании беспилотных летательных аппаратов, которые могут ускорить полет через лес или город, маневрируя между деревьями или между зданиями.
Ученые будут создавать новое поколение относительно легких, недорогих систем, которые могут летать по очень сложным условиям.
Животные лучшие летчики в небе чем дроны
Ласточки вращая позиционируют крылья позволяя потрясающие крутые повороты с энергесберегающей тактикой применения.
Летучие мыши массово вылезают из пещер организованной группой умело избегают столкновения друг с другом.
Медоносные пчелы могут расширять угол одного крыла и сужать другое адаптируясь под порывы ветра.
Бражники имеют гибкое крыло и гибкие части тела, позволяя контролировать зависания.
Новые и улучшенные беспилотные летательные аппараты или БПЛА, должны будут щеголять гибкими крыльями, как птицы или как летучие мыши, изгибаясь, чтобы не задеть объекты, типа ветвей деревьев. Чтобы помочь маневр в турбулентную погоду, их крылья должны ощущать ветер, инстинктивно избегать объекты на их пути.
Разработка дронов необходима чтобы бороться с лесными пожарами, местными браконьерами в саваннах и для поиска загрязнителей окружающей среды. Некоторые дроны уже перевозят упаковки в офисы. Изобретены и используется гибридный самолёт.
Исследования аэродинамики и биомеханики
Детальные исследования аэродинамики и биомеханики птиц не были ограничены аэродинамическими трубами или колесом хомяка или птиц.
Позиционируя много камер вокруг аэродинамической трубы можно контролировать работу плечевого сустава птицы, как поворачивается крыло во время каждого взмаха, производя полет, отслеживая каждое перо, как они сгибаются.
До новшества с быстроскоростной камерой, хлопанье и маневрирование было просто слишком быстрым, чтобы отслеживать точно. Съемка современными камерами с несколькими углами принесла ответы на многие вопросы движения, а программное обеспечение рассмотрело каждый аспект движения крыла. Каждый кадр видео содержит тысячи визуальных точек — пикселей — на каждом перо. С несколькими камерами за один проход можно собирать миллионы точек данных, которые прослеживают контуры движущегося крыла.
Сегодня мы находимся в начале целого нового понимания того, как животные летают и только в начале пути. Необходимо адаптировать эту технологию, чтобы переместить исследования птичьего полета в биомеханику снаружи.
Ласточки, например, воздушные ниндзя, как в пути они преследуют еду и конкурируют за территорию. Они развивают ловкие маневры, чтобы поймать неуловимую добычу, такую как стрекозы, кузнечики, мотыльки и мухи. Деревенские ласточки, например, охотятся через всё поле. Птицы летают над землей, когда видят пищу, то поднимаются вверх и защелкивается клюв вокруг еды. Птица может падать обратно вниз, двигаться в противоположном направлении, и весь полет занимает несколько секунд.
Сейчас некоторые модели дронов могут обнаружить приближающиеся препятствия, используя трекеры движения, но не могут со всех сторон.
Исследование показало, что хлопанье дает птицам возможность производить жесткие повороты во время полета быстро или медленно. Исследуя общие черты различных видов — летучие мыши, ласточки, ястребы, моли и пчелы — команда исследователей надеется получить информацию для гибкого полета. Например, Бражники (Бражник табачный) являются ловкими летунами похожими на колибри в размахе крыльев и энергичном стиле.
С помощью высокоскоростного видео и алгоритмами, исследователи узнали, что бражники шевелят животами быстро поворачивая вверх или вниз.
Будущие автономные дроны также должны научиться чувствовать воздух. Сильный ветер вряд ли собьет птицу или насекомое с курса, потому что оно может чувствовать шквал ветра и корректировать свои крылья. Может дроны сделать то же самое? Пока нет.
Ученые считают, что каждое перо используется в качестве аэродинамического датчика. Когда ветер давит на эти датчики, они посылают нервные сигналы в мозг и вызывают рефлекторные движения. Каждый порыв ветра инстинктивно искажает их форму крыла птиц, чтобы облегчить нагрузку.
Мухи используют для этого жужжальцы, специальные органы за крылом, которые служат в качестве биологического гироскопа, чувствуя вращение тела насекомого во время полета.
Если будущее включает в себя беспилотные летательные аппараты нужны будут четкие визуальные системы, чтобы работать вместе со своими датчиками ветра.
Будущие беспилотные летательные аппараты также должны быть достаточно гибкими и реагировать физически и познавательно. На Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации, представлен дрон, который может делать поворот, как птица, быстро поворачивается в сторону и масштабируя между двумя узкими препятствиями и обратно в горизонтальном положении.
Большинство из наших лучших систем управления на истребителях, не позволяют снизить скорость крыльями. Но птицы делают это регулярно, нужно больше ловких крыльев и более гибкие мозги? В будущем исследователи планируют запрограммировать этот маневр в бортовой компьютер беспилотника, чтобы он мог забраться на линию электропередач для перезарядки.
