Navzdory tomu, že dennodenně mlátí hlavami o stromy, datel neutrpí poranění mozku. Vědci se inspirovali ptáky s tvrdou hlavou a vyvinuli dron s pevnými křídly, který dokáže přežít čelní srážky.
Drony s pevnými křídly jsou rychlejší a energeticky účinnější než jejich příbuzní s více rotory, ale když narazí na nehybný objekt, jako je strom, opravdu zasáhnout – často má za následek neopravitelné poškození letadla. A zatímco vícerotorové mohou být vybaveny ochrannými klecemi, konstrukce dronů s pevným křídlem ztěžuje implementaci takových doplňků.
Místo toho je zapotřebí metoda, aby drony nedestruktivně absorbovaly energii nárazu ve své stávající podobě. To je místo, kde přichází dron SWIFT společnosti EPFL Švýcarsko – alias létající robot –.
Jeho název je zkratkou pro „Shockproof Woodpecker-Inspired Flying Tensegrity“, skutečně zahrnuje variaci na struktury známé jako tensegrity. Ty jsou obecně definovány jako samostabilizační struktury tvořené tuhými (nebo v tomto případě polotuhými) komponentami, které drží na místě napnuté kabely.
Skye McDavid/CC 4.0
Lebka datla sestává z tuhého zobáku; pružná hyoidní kost, která připojuje zobák k hlavní lebeční kosti obsahující mozek tím, že ji obepíná; a vrstvu houbovité kosti umístěné mezi jazylkou a lebeční kostí. Toto uspořádání spolu s relativně velkým množstvím volného prostoru obklopujícího mozek uvnitř lebky přesměrovává energii nárazu pryč z mozku.
U dronu SWIFT nahrazují tuhé tyče z uhlíkových vláken zobák, zatímco ohýbané pásy z uhlíkových vláken nahrazují hyoidní kost. Houbovitá kost je nahrazena elastickými kabely a hlavní lebka je nahrazena deskami z uhlíkových vláken spojenými s uhlíkovými trubicemi pomocí plastových držáků z kyseliny polymléčné.
Místo mozku jsou zde elektronické součástky, motor a tlačná vrtule. Ty jsou zavěšeny na gumových lankách uvnitř „lebky“ s dostatečným prostorem, aby se při nárazu posunuly až o 22 cm (8,7 palce).
EPFL
A co víc, technologie pro zmírnění havárií inspirovaná datlem, založená na tensegrity, zasahuje až do křídel letadla.
U datlů a jiných ptáků síť předepjaté měkké pojivové tkáně v ramenních kloubech pomáhá kostem v těchto kloubech odolávat tlakové síle nárazů křídel do stromů nebo jiných překážek. V dronu SWIFT je toto nastavení replikováno sítí 12 elastických kabelů a tyčí z uhlíkových vláken, které spojují každé křídlo s hlavním trupem.
Nejenže toto uspořádání absorbuje energii nárazu, která by jinak mohla strhnout křídla přímo z dronu, ale také absorbuje energii, která by mohla poškodit „mozek letadla“, a tím také chránit to v procesu. Společně se tvrdí, že dva systémy dronu SWIFT založené na tensegrity snižují nárazovou sílu až o 70 % ve srovnání s komerčním dronem podobné velikosti a hmotnosti.
Článek o výzkumu, který vedl Omar Aloui a kolegové, byl nedávno publikován v časopise Pokročilý výzkum robotiky.
Tensegrity UAV odolný proti kolizi
