PigeonBot | 本物の羽を用いたバイオハイブリッドな翼を有するロボット

スタンフォード大学の研究チームが、鳥の骨格と骨の運動学を調査し、制御原理をロボットで再現するために、本物の羽を持つバイオハイブリッドモーフィングウイングを用いたロボット:PigeonBotを開発し、基礎となる設計原理を調査、その研究成果をScience Roboticsに寄稿しています。

エンジニアは鳥と同じくらい巧みに飛行を制御できるモーフィング翼を備えた飛行機械の開発に努めてきました。
鳥は、翼の平面形状パラメーターを同時にモーフィングするため、ロボットで具現化するのが特に難しいことが証明されており、これまで開発されてきたソリューションは、古典的な航空宇宙パラダイムに主に集中していました。

そこで、鳥がどのように翼のモーフィングを達成するかを理解するために、一般的なハト、コロンバリビアの翼の屈曲と伸展の運動学を測定し、骨格と羽の運動学は、20のプライマリと20のセカンダリの羽が、手首と指の動きによって制御されるほぼ線形の伝達関数を介して調整されることを示していた事を把握したそうです。

同時に、本物の羽を持つモーフィングウィングを開発した結果、4つのサーボ作動式手首および指関節を介して、弾性的に接続された40枚の羽の位置を制御する42の自由度を実現することができたそうです。
飛行試験では、空気力学的負荷が加えられた状態で、柔らかい羽毛のある翼が迅速かつ堅牢に変形することを実証したそうです。翼のモーフィングを可能にするだけでなく、ロボットの相互作用をより安全にし、翼を落下に対してより堅牢にし、修復可能にします。飛行試験で、手首と指の非対称の動きの両方がターン操作を開始できることがわかりました。指を使って飛行中に操縦することができる、と主張しています。

[1] : Chang, E., Matloff, L. Y., Stowers, A. K., & Lentink, D. (2020). Soft biohybrid morphing wings with feathers underactuated by wrist and finger motion. Science Robotics5(38).

URL : https://robotics.sciencemag.org/content/5/38/eaay1246