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2024-11-20 19:00:00
ハトをヒントにしたロボットが、人間が設計した航空機が依存している垂直尾翼なしで鳥がどのように飛ぶのかという謎を解明した。製造業者らは、このプロトタイプは最終的に空気抵抗を低減し、燃料消費量を削減する旅客機につながる可能性があると述べている。
垂直尾翼としても知られる尾翼は、航空機が左右に回転することを可能にし、意図せずに方向を変えないようにするのに役立ちます。ノースロップ B-2 スピリットなどの一部の軍用機は、レーダーに映りにくくするため、尾翼のない設計になっています。代わりに、必要に応じて片側のみに余分な抵抗を生み出すフラップを使用しますが、これは非効率的な解決策です。
鳥には垂直のヒレがなく、意図的に非対称の抗力を生み出すこともないようです。 デヴィッド・レンティンク オランダのフローニンゲン大学の研究者らは、そのような安定装置なしで鳥がどのように制御を維持できるかを調査するために PigeonBot II (下の写真) を設計しました。
PigeonBot II、鳥の飛行技術を模倣するように設計されたロボット
エリック・チャン
チームの前モデル、 2020年に建てられた、鳥のように羽ばたき、形を変えて飛びましたが、それでも伝統的な航空機の尾翼が付いていました。 52 枚の本物のハトの羽を含む最新のデザインは、鳥のような尾を含むように更新され、テスト飛行は成功しました。
レンティンク氏は、PigeonBot IIの成功の秘密は、鳥類に存在することが知られている動きを模倣するように設計された、プログラムされた反射的な尾の動きにあると語る。ハトを抱えて左右または前後に傾けると、鳩の飛行を安定させるかのように尻尾が自動的に反応して複雑に動きます。これが鳥の安定性の鍵であると長い間考えられてきましたが、ロボットのレプリカによって証明されました。
研究者らは、ピジョンボット II の 9 つのサーボモーターを制御し、各翼のプロペラを使用して機体を操縦するだけでなく、それに応じて自動的に尾翼をひねったり扇形にしたりして、通常は垂直フィンから得られる安定性を生み出すようにコンピューターをプログラムしました。レンティンク氏は、これらの反射的な動きは非常に複雑なので、人間がピジョンボット II を直接操縦することはできないと述べています。代わりに、オペレーターは自動操縦装置に高レベルのコマンドを発行して、左または右に曲がるよう指示し、搭載されたコンピューターが適切な制御信号を決定します。
制御システムが改良され、何度もテストが失敗に終わりましたが、最終的には安全に離陸、巡航、着陸することができました。
「これで私たちは垂直尾翼を使わずに飛行する方法のレシピを知りました。垂直尾翼はたとえ旅客機であっても邪魔なだけです。重量がかかるため、燃料消費量も増加しますが、抗力もかかります。これは単なる不必要な抗力です」とレンティンク氏は言います。 「私たちのソリューションをコピーするだけなら、 [for a large scale aircraft] 確かにうまくいきます。 [But] これをもう少し製造しやすいものに変換したい場合は、さらに研究を重ねる必要があります。」
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#鳥が垂直尾びれなしで飛ぶ仕組みをハトロボットが明らかに