پهپاد آیس دارت؛ فناوری الهام‌گرفته از پنجه گربه برای پایش یخچال‌های طبیعی

محققان دانشگاه شربروک با بهره‌گیری از الگوهای زیستی، پهپاد آیس دارت را توسعه داده‌اند که قادر است با استفاده از مکانیزمی شبیه به پنجه گربه، بر روی دیواره‌های یخی با شیب‌های بسیار تند تثبیت شود. این فناوری نوآورانه، مسیر پایش محیط‌های سخت و قطبی را برای مدت‌زمان طولانی باز می‌کند.

چالش فرود در محیط‌های یخی و راهکار آیس دارت

فرود بر روی سطوح یخ‌زده برای پهپادهای متداول یک چالش مهندسی بزرگ محسوب می‌شود. پهپادهای معمولی با پایه‌های لاستیکی، حتی در شیب‌های کم (حدود ۹ درجه) نیز توانایی حفظ پایداری خود را از دست می‌دهند. با افزایش زاویه، نیروی گرانش کمتری به سطح وارد می‌شود که باعث لغزش دستگاه می‌گردد.

در مقابل، آیس دارت از استراتژی نشست روی سطح بهره می‌برد. این رویکرد که از توانایی موجوداتی مانند گکوها و حشرات الهام گرفته شده، به پهپاد اجازه می‌دهد پس از فرود، موتورهای پرمصرف خود را خاموش کرده و به یک حسگر ثابت و کم‌مصرف تبدیل شود.

ساختار مهندسی و مکانیزم پنجه‌های الهام‌گرفته از طبیعت

طراحی این پهپاد چهارپره که وزن کل آن ۲٫۶۵ کیلوگرم است، شامل سه بخش کلیدی برای تضمین پایداری است:

• پایه‌های فیبرکربنی: چهار پایه به شکل X که در انتهای آن‌ها دو خار فنری قرار دارد. این خارها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که بدون توجه به زاویه یا هندسه سطح، به‌طور خودکار در یخ فرو می‌روند.
• سامانه جذب ضربه: استفاده از ۳۸ دیسک اصطکاکی برای جذب انرژی برخورد و جلوگیری از پرتاب شدن پهپاد از سطح.
• نیروی رانش معکوس: پس از تماس، موتورها برای لحظاتی نیرو را به سمت سطح هدایت می‌کنند تا فشار لازم برای درگیری خارها در یخ ایجاد شود.

آزمایش‌های میدانی در یخچال‌های طبیعی ایسلند

تیم پژوهشی برای اثبات کارایی آیس دارت، آزمایش‌های خود را در شرایط واقعی یخچال طبیعی فیا‌لس‌یُکوتل در ایسلند انجام دادند. نتایج به‌دست‌آمده بسیار امیدوارکننده بود:

آینده پایش مناطق قطبی با فناوری آیس دارت

استفاده از این پهپاد می‌تواند پارادایم‌های علمی در بررسی تغییرات اقلیمی را تغییر دهد. برخلاف پهپادهای پرنده که باتری خود را در دقایق اولیه تخلیه می‌کنند، این دستگاه می‌تواند روزها به عنوان یک ایستگاه پایش بی‌صدا و کم‌مصرف عمل کند.

"توانایی فرود به‌جای معلق ماندن، مصرف انرژی را به‌شدت کاهش داده و امکان مشاهده‌ی طولانی‌مدت را با تجهیزات کوچک فراهم می‌کند."

اگرچه این فناوری هنوز در مرحله نمونه اولیه است و نیاز به توسعه قابلیت‌های پرواز خودکار دارد، اما پتانسیل بالایی برای ردیابی کوه‌های یخی و افزایش ایمنی دریایی در مناطق سردسیر نشان می‌دهد.

در مجموع، آیس دارت گامی بلند در جهت ترکیب هوش زیستی و مهندسی رباتیک برای غلبه بر سخت‌ترین شرایط محیطی زمین است.