کشف ابعاد ناپیدای پرواز با کمک سیستم رباتیک

نحوه تا کردن یک هواپیمای کاغذی می‌تواند تعیین کننده مسافت طی شده توسط آن باشد. بسیاری از مردم از طریق آزمون، خطا و شاید کمی خوش‌شانسی به بهترین طرح‌ها می‌رسند.

به گزارش تکناک، هواپیمای کاغذی را می توان از ساختار یک هواپیمای واقعی یا چیزی شبیه به دارت الگوبرداری کرد. اما این سؤال برای مهندسان مؤسسه فناوری فدرال لوزان سوئیس (EPFL) یک بازی کودکانه نیست.

نویسندگان می گویند: از نظر ظاهری یک «اسباب بازی» ساده، رفتارهای آیرودینامیکی پیچیده ای از خود نشان می دهد که اغلب نادیده گرفته می شود. هنگامی که پرتاب می شود، فعل و انفعالات فیزیکی پیچیده ای بین ساختار کاغذ تغییر شکل پذیر و سیال اطراف [هوا] ایجاد می شود که منجر به رفتار پروازی خاصی می شود.

برای تشریح رابطه بین الگوی تاشوندگی و پرواز، این تیم یک سیستم رباتیک ایجاد کردند که می تواند هواپیماهای کاغذی را بسازد، آزمایش کند، تجزیه و تحلیل کند و رفتار پروازی را مدل کند. این سیستم رباتیک هواپیمای کاغذی می تواند تمام فرآیند را بدون دخالت انسان انجام دهد.

در این آزمایش، بازوی ربات بیش از 500 هواپیمای کاغذی با 50 طرح مختلف ساخت و به هوا پرتاب کرد. سپس با استفاده از دوربین فیلمی از پروازها ثبت کرد تا آماری در مورد مسافت هر طرح و ویژگی های آن پرواز به دست آورد.

در طول این مطالعه، در حالی که هواپیماهای کاغذی همیشه یکسان پرواز نمی کردند، محققان دریافتند که اشکال مختلف را می توان به سه نوع گسترده از “گروه های رفتاری” طبقه بندی کرد. برخی از طرح ها (گروه اول) یک مسیر با افت ناگهانی را دنبال می کنند، که همانطور که تصور می کنید به معنای فاصله کوتاه پرواز قبل از سقوط به زمین است.

Paper planes aren't just a child's toy; we can learn a lot about aerial vehicle design by modelling & optimizing their unique & unpredictable flight behavior. And that's what @EPFL_CREATE has done in their latest @SciReports paper. Congrats! @EPFL_MechEhttps://t.co/v7nzfUuEuf pic.twitter.com/SdEGOfBBbD

— EPFL School of Engineering (@EPFLEngineering) March 14, 2023

گروه دوم یک پرواز آرام داشتند، و با سرعت ثابت و نسبتاً کنترل شده پایین می‌آمدند و مسافت بیشتری را نسبت به گروه اول طی کردند.نوع سوم، پرواز آرام همراه با بازیابی داشتند، به این صورت که هواپیمای کاغذی پایداری ارتفاع دارد و قبل از سقوط در ارتفاع معینی از سطح زمین قرار دارد.

محققان خاطرنشان کردند: با بهره‌برداری از ماهیت دقیق و خودکار چیدمان رباتیک، می‌توان آزمایش‌های مقیاس بزرگ را برای بهینه‌سازی طراحی انجام داد. نتایج این تحقیق می تواند درک ما را در مورد مشکلات طراحی که ممکن است بسیار احتمالی به وجود آمد باشند افزایش دهد.

وقتی آنها می گویند که مشکل احتمالی است، به این واقعیت اشاره می کنند که طراحی های یکسان نیز ممکن است پرواز های متفاوتی داشته باشد. به عبارت دیگر، فقط به این دلیل که یک هواپیمای کاغذی را هر بار به یک شکل تا می‌کنید، تضمین نمی‌کند که هواپیما دقیقاً همان مسیر را پرواز کند. این بینش می تواند در مورد مسیرهای پروازی قابل تغییر وسایل نقلیه پرنده کوچک نیز اعمال شود.

آنها نوشتند: توسعه این مدل‌ها می‌تواند برای تسریع بهینه‌سازی رباتیک در دنیای واقعی یک طرح استفاده شود به عنوان مثال برای شناسایی اشکال بال‌هایی که در یک فاصله معین پرواز می‌کنند.