„Inspirați de adaptabilitatea membrelor animalelor zburătoare la prinderea și suspendarea de copaci, au proiectat aripile care permit atât planarea aeriană, cât și cocoțatul pe stâlpi”
O echipă de la Laboratorul de Sisteme Inteligente (LSI, Laboratory of Intelligent Systems) al universității publice și institutului de cercetări din capitala cantonului elvețian Vaut, orașul Lausanne (EPFL, École Polytechnique Fédérale de Lausanne), a căutat o metodă prin care dronele aeriene (UAV, Unmanned Aerial Vehicle) să poată „ateriza” (accidental sau controlat) pe scoarța copacilor sau pe alte structuri verticale. Situată în regiunea francofonă a Elveției, „Școala politehnică” EPFL este înfrățită cu Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Zurich (ETH Zurich, abreviere pentru Eidgenössische Technische Hochschule Zürich). Specializată în științele naturii și inginerie, este una dintre puținele universități care operează un reactor nuclear, „ca parte a activităților de cercetare și predare” (topuniversities.com). În portofoliul QS (abrev. Quacquarelli Symonds) World University Rankings, EPFL ocupă locul 26. Cu sediul la Londra și birouri în Europa, Asia și America, Quacquarelli Symonds face analize privind învățământul superior și furnizează periodic rezultatele, un clasament unanim acceptat și recunoscut al universităților din lume. Echipa formată din oameni de știință, asistenți, analiști, cercetători și colaboratori ai EPFL (Mohammad Askari, Michele Benciolini, Hoang-Vu Phan, William Stewart, Auke Jan Ijspeer), împreună cu prof. Dario Floreano, director al LSI și fondator al Centrului Național de Competență în Robotică (NCCRs, National Centre of Competence in Robotics) din Elveția, au prezentat un procedeu bazat pe „transformarea pasivă a aripilor”. În articolul publicat pe 12 iulie a.c. pe site-ul „principalei reviste științifice multidisciplinare din lume” (Nature), autorii afirmă că, „Vehiculele aeriene fără pilot, cu aripi (wing UAV sau wing drones) sunt potrivite misiunilor pe distanțe lungi, cum ar fi livrarea de pachete, cartografierea sau operațiunile de căutare și salvare, deoarece oferă o anduranță mai mare în comparație cu alte tipuri de drone. Totuși, față de animalele zburătoare înaripate, capacitatea acestora de a ateriza sau de a se cocoța pe structuri complexe, de exemplu pentru sarcini ca inspecția, sau pur și simplu pentru reîncărcarea bateriei, este limitată” (nature.com). Acest inconvenient a stimulat crearea sistemelor mecanice și de control care să permită cocoțatul, gest care la „dronele cu aripi a fost rezolvat printr-un control complex sau cu accesorii complicate” (uasvision.com). Dacă păsările își reduc la aterizare energia cinetică prin bătăile din aripi, alte animele, cum sunt de exemplu veverițele zburătoare (cu numele științific Pteromyini sau Petauristini) și gecoșii*, aterizează pe copaci la viteze mari reducând forța impactului cu ajutorul membrelor sau capului. Cercetătorii de la Laboratorul de Sisteme Inteligente (LSI) al universității EPFL au prezentat o tehnică inspirată din natură și au construit roboți înaripați care aterizează pe stâlpi și pe copaci**. Metoda se bazează pe transformarea pasivă a aripilor pentru aterizarea accidentală pe copaci și pe diverse tipuri de stâlpi verticali. Inspirați de modul de adaptare a membrelor animalelor zburătoare care se agăță de copaci, au proiectat aripi care permit atât planarea aeriană și zborul, cât și cocoțatul pe stâlpi. Studiile anterioare „au fost orientate predominant pe manevrele de ridicare și pe reducerea vitezei la aterizare”, scrie pe nature.com, dar mișcările trebuie făcute brusc și este necesară precizie mare într-un interval de timp relativ scurt. Robotul aerian cu aripi (winged UAV), pe care proiectanții EPFL l-au „botezat” PercHug (perching = cocoțare, hug = îmbrățișare), abordează total diferit asemenea situație. Pentru ca să evite căderea după ce se lovește de trunchiul copacului sau de un stâlp, PercHug își înfășoară strâns aripile în jurul acestuia. „Comportamentul a fost observat în natură, liliecii și bufnițele își folosesc aripile atât pentru zbor, cât și pentru a se cocoța și urca pe copaci” (theverge.com). Aripile robotului PercHug au balamale cu dublu scop, aripile rămân rigide și întinse pentru ca drona să poată zbura, dar devin flexibile atunci când se eliberează un fir de tensiune. După cum explică lucrarea publicată recent în revista Nature, robotul ușor, de 550 de grame, se reorientează pe verticală atunci când începe să cadă după un accident. Impactul eliberează firul de tensiune, determinând aripile să se înfășoare rapid în jurul structurii și să rămână fixate pe ea. „Manevra de cocoțare are loc într-o fracțiune de secundă, în aproximativ 200 ms” (nature.com). S-a demonstrat la teste că rata de succes pentru cocoțarea accidentală pe trunchiul copacilor este de 73 la sută. Metoda deschide posibilități pentru utilizarea roboților aerieni în aplicații precum inspecția, întreținerea și conservarea biodiversității. Sistemele care vor adopta această soluție vor putea fi folosite pentru poziționarea echipamentelor de supraveghere sau de inspecție în zone greu accesibile.
* Gecoșii sunt șopârle mici, în mare parte carnivore, cu o largă răspândire în clima caldă din întreaga lume. Ca dimensiuni, variază de la 1,6 până la 60 de centimetri (0,6 la 23,6 inch). Aparțin familiei Gekkonidae, infraordinul Gekkota, și sunt întâlnite pe fiecare continent, cu excepția Antarcticii.
** Prima imagine arată un liliac (Eidolon helvum) care se ține de ramura unui copac folosind aripile și picioarele cu gheare (stânga), o bufniță cenușie (Strix nebulosa) „îmbrățișând” cu aripile trunchiul unui copac ca să se poată odihni (centru) și robotul aerian PercHug când cuprinde strâns cu aripile un copac și se cocoață în plan vertical (dreapta).