Çevik qanadlarda gərginlik sensorlarından istifadə edərək bio-ruhlandırılmış külək sensoru robotik uçuş idarəetmə strategiyasında inqilab edə bilər. Tokio Elmlər İnstitutunun tədqiqatçıları qanaddakı yeddi gərginlikölçən və konvolyusiya neyron şəbəkəsi modelindən istifadə edərək küləyin istiqamətini 99% dəqiqliklə müəyyən etmək üçün bir üsul hazırlayıblar.

Quşlar və həşəratlardakı təbii gərginlik reseptorlarından ilhamlanan bu sıçrayış, müxtəlif külək şəraitində çırpınan qanadlı hava robotlarının idarə edilməsini və uyğunlaşma qabiliyyətini təkmilləşdirmək üçün yeni imkanlar açır.

Uçan böcəklərin və quşların qanadlarında gərginlik hissiyyat məlumatlarını toplayan mexaniki reseptorlar var və ehtimal ki, onların uçuşunu idarə etməyə kömək edir. Bu reseptorlar, ehtimal ki, külək, bədən hərəkəti və ətraf mühit şəraitində dəyişiklikləri aşkar edərək , uçuş zamanı həssas tənzimləmələrə imkan verir.

Tədqiqatçılar gərginlik reseptorları olan bu təbii qanaddan ilhamlanaraq, qanad gərginliyini ölçmənin biomimetik çırpma robotundan istifadə edərək ətrafdakı axın məlumatlarını necə çıxara biləcəyini araşdırırlar.

11 noyabr 2024-cü ildə Advanced Intelligent Systems jurnalında dərc olunan araşdırmada , Dosent Hiroto Tanakanın rəhbərlik etdiyi Elmlər İnstitutundan olan Tokio tədqiqatçıları kolibri quşu-mimetik çevik qanadlarda gərginlik sensorlarının istifadəsini araşdırıblar. zərif külək şəraitində uçan uçuşu simulyasiya edən külək tuneli .

“Kiçik hava robotları çəki və ölçüdə ciddi məhdudiyyətlərə görə adi axın sensoru aparatını ödəyə bilmir. Buna görə də, əlavə xüsusi qurğular olmadan axın şəraitini birbaşa tanımaq üçün sadə qanad gərginliyinin təyin edilməsindən istifadə olunsa faydalı olardı” dedi Tanaka.

Tədqiqatçılar kolibri quşlarının qanadlarını təqlid edən çevik qanad quruluşuna geniş şəkildə istifadə edilən, aşağı qiymətli kommersiya elementləri olan yeddi gərginlikölçən qoşdular. Bu qanadlar təbii qanadların quruluşuna bənzər qanad pərdəsini dəstəkləyən konik vallardan ibarət idi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=2793866484&adk=1121470953&adf=3042148327&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1735367326&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2024-12-hummingbird-biomimetic-flexible-wing.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yMDUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1735367326535&bpp=1&bdt=838&idt=199&shv=r20241212&mjsv=m202412090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie_enabled=1&eoidce=1&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8466274997918&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2107&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31089323%2C31089338%2C42532524%2C95330276%2C95345967%2C95340252%2C95340254&oid=2&pvsid=576456695963170&tmod=1309648021&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=204

Qanadlar, saniyədə 12 dövrə sürətlə irəli-geri çırpma hərəkəti yaradan skotç boyunduruğu mexanizmi və reduksiya dişliləri vasitəsilə DC mühərriki ilə idarə olunan çırpma mexanizminə qoşuldu.

Tədqiqatçılar külək tunelindəki mexanizmə çox zəif 0,8 m/s külək tətbiq ediblər. Qanadın gərginliyi yeddi müxtəlif külək istiqaməti (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° və 90°) və bir küləksiz şəraitdə çırpılma zamanı ölçüldü. Bu külək şəraitini təsnif etmək üçün gərginlik məlumatlarının maşın öyrənməsi üçün konvolyusiya neyron şəbəkəsi (CNN) modeli istifadə edilmişdir.

Nəticədə, çırpma dövrünün uzunluğu ilə deformasiya məlumatlarından istifadə etməklə 99,5% yüksək təsnifat dəqiqliyinə nail olundu. Daha qısa məlumat uzunluğu 0,2 çırpma dövrü ilə belə, təsnifat dəqiqliyi 85,2% yüksək olaraq qaldı.

Gərginlikölçənlərdən yalnız birini istifadə edərək, təsnifat dəqiqliyi də yüksək idi, çırpma dövrünün məlumat uzunluğu ilə 95,2%-dən 98,8%-ə qədər, qısa 0,2 dövr məlumatı ilə təsnifat dəqiqliyi isə kəskin şəkildə 65,6%-ə və ya daha aşağı düşdü. Bu nəticələr göstərir ki, bir neçə yerdə qanadların gərginliyinin müəyyən edilməsi 0,2 çırpma dövrəsində yüksək dəqiqliklə küləyin istiqamətinin tanınmasını təmin edə bilər.

Daxili qanad şaftlarının çıxarılması ilə təsnifat dəqiqliyi azaldı. Bütün gərginlikölçənlərdən istifadə edildikdə, azalma dərəcəsi müvafiq olaraq 0,2 dövr məlumatı ilə 4,4% və 1 dövr məlumatı ilə 0,5% təşkil etmişdir. Əlavə olaraq, yalnız bir gərginlikölçən istifadə edərkən, azalma 1 dövr məlumatı üçün orta hesabla 7,2% və 0,2 dövr məlumatı üçün 6% təşkil etmişdir. Bu nəticələr göstərir ki, biomimetik qanad şaft strukturları qanadların külək hissetmə imkanlarını artırır.

“Bu tədqiqat uçan quşların və böcəklərin qanadlarının gərginliyini hiss edərək küləyin həssas şəkildə qavraması ilə bağlı artan anlayışa kömək edir ki, bu da cavab verən uçuş nəzarəti üçün faydalı olardı. Bənzər bir sistem sadə gərginlikdən istifadə edərək, qanad çırpan biomimetik hava robotlarında həyata keçirilə bilər. ölçülər,” Tanaka yekunlaşdırır.

Ətraflı məlumat: Kenta Kubota və başqaları, Biomimetic Flapping Robots-da Qanad Deformasiyası ilə Maşın Öyrənməsinə əsaslanan Külək Təsnifatı: Biomimetic Flexible Strukturlar Küləyin Algılamasını Təkmilləşdirir, Qabaqcıl Ağıllı Sistemlər (2024). DOI: 10.1002/aisy.202400473Tokio Elm İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir