Ingenieurs van de Stanford University maakten vogelpoten na voor drones. Die kunnen zich daarmee vastgrijpen aan takken, waardoor het aantal geschikte landingsplaatsen fors toeneemt.

 

Landen op een tak. Vrijwel elke vogel kan het, maar er is nog best wat technische vaardigheid voor nodig. Zo moet de vogel precies op het juiste moment zijn snelheid op nul zetten en zijn klauwen om de tak slaan. Bovendien is de ene tak de andere niet.

Toch is een team ingenieurs van de Stanford University in Californië er in geslaagd een apparaat te maken dat zich aan verschillende takken kan vastgrijpen. Dat lukt bij zowel gladde als stroevere takken, en of ze nu kaal zijn of begroeid met mos. Vandaag publiceren de wetenschappers hun uitvinding in het vakblad Science Robotics.

 

Vogelrobot

Het apparaat heeft de vorm van – hoe kan het ook anders – een vogelklauw, en kreeg de naam SNAG (stereotype nature-inspired aerial grasper). Door de SNAG vast te koppelen aan een drone ontstaat een soort vogelrobot – dus een robot die kan vliegen, zich kan vastgrijpen en dingen kan meedragen of zelfs uit de lucht vangen.

 

Handig

‘Tot nu toe hebben alle vliegmachines, en dus ook drones, een stukje vlakke grond met gras of weg nodig om op te stijgen en landen’, zegt lucht- en ruimtevaartingenieur en zoöloog David Lentink, die het onderzoek leidde en tegenwoordig werkzaam is bij de afdeling biomimetica aan de Rijksuniversiteit Groningen. In veel gebieden lukt dat dus niet. ‘Maar kijk je door de bril van een vogel, dan kan je plotseling overal opstijgen en landen. Dat wilden wij ook.’ Een groot voordeel van een robot die overal kan landen, is dat hij daarmee energie bespaart, in vergelijking met drones die in de lucht hangen en hun rotor daarbij moeten laten draaien.

 

Dwergpapegaaien

Het onderzoek begon met een studie van het vlieg- en landgedrag van dwergpapegaaien. Met hogesnelheidscamera’s registreerden de onderzoekers hoe deze vogeltjes hun landingsstrategie aanpasten aan de eigenschappen van het oppervlak van de beoogde landingstak. Ze boden de diertjes hierbij gewone takken aan van hout, maar ook takken bedekt met schuurpapier of teflon.

De aanpassing bleek uitsluitend in het grijpmechanisme van de poten te zitten. Voor de manier waarop de papegaaien afremden en landden maakte het niks uit om wat voor tak het ging. Daarmee wisten de onderzoekers dat ze zich op de grijpers moesten concentreren, als ze een drone wilden maken die op een tak kan landen.

 

Slechtvalk

Voor de uitvoering gebruikten ze als voorbeeld niet de papegaaienpootjes, maar de stevige klauwen van een slechtvalk. De botten maakten ze na van plastic, met een 3D-printer. De spieren en pezen simuleerden ze met motortjes en stukken visdraad. Het mechanisme zet de energie die wordt geabsorbeerd bij de landing om in een grijpkracht. De greep vindt plaats in twintig milliseconden, waarna de klauw op slot gaat en een ‘balansalgoritme’ de robot in evenwicht brengt.

 

Toepassing

De grijpers geven nieuwe mogelijkheden voor het inzetten van vliegende robots, zegt Lentink. Zo is de drone met vogelpoten al ingezet om temperatuur- en luchtvochtigheidsgegevens te verzamelen in een afgelegen bos in de Amerikaanse staat Oregon, voor een onderzoek naar microklimaten, het klimaat dat heerst in verschillende, relatief kleine gebieden.

‘Zelf heb ik een onderzoeksvoorstel ingediend om deze robot in te zetten voor fundamenteel onderzoek naar hoe vogels vliegen’, zegt Lentink. ‘En we willen een meer praktische versie maken, zodat een studenteam met de robot kan deelnemen aan de XPRIZE Rainforest Challenge. Dan gaan we de robots uitrusten met sensoren en camera’s en de biodiversiteit in bossen monitoren.

 

Openingsbeeld: William Roderick, CC BY-NC-ND