Hummingbird-inspired Drone can Fly like the Real Thing

김동수 기자 / 기사승인 : 2019-06-11 15:23:11
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▲ [Photo source : Wikimedia Commons]

[스페셜경제= Dongsu Kim] Researchers at Purdue University successfully created a hummingbird-inspired drone that can hover and make sharp turns as it flies using algorithms trained on the birds' natural flight patterns.

The Purdue drone's features are similar to that of a real-life hummingbird with its wingspan of 17 centimeters and weight of 12 grams. New Atlas says the drone can also lift over twice its own weight, up to 27 grams.

The drone is wrapped in a 3D-printed body equipped with a pair of wings made of carbon fiber and membranes, which flaps at frequencies reaching 40 Hz.

Moreover, the small robot can also fly like a real hummingbird, which is pretty impressive for a robot since hummingbirds can execute some of the most jaw-dropping aerial stunts known to bird-kind, which includes hovering and turning a complete 180 degrees in just 0.2 seconds.

These maneuvers are observed in living hummingbirds and the Purdue researchers developed algorithms based on this observation, according to New Atlas. It adds that the researchers compiled these algorithms into a realistic computer simulation of the bird's behavior. Results of the simulation are then used on the robots to fly.

Although these hummingbird-inspired drones won't actually be the fastest or farthest fliers, their enhanced navigation and relatively smaller size show their capacity of moving through spaces that other robots wouldn't be able to fit into.

One such instance is to send the drone into a collapsed building in the aftermath of a disaster to help look for survivors or assess the damage. It can do so with its electrical sense of touch and AI algorithms that can analyze those touches, allowing navigation even in the dark, even though the robot is not equipped with cameras.

Before equipping the robot more sensors, the team said it still needs a boost in its lifting capabilities. Putting in cameras, GPS, and other sensors may serve beneficial in future versions and batteries would let the drone fly freely.

Another advantage of this small robot is that it can fly silently and can easily handle turbulence. The Purdue team also devised a version that's more similar to the size of insects and weighs only just a gram.


美 연구진, 벌새와 똑같이 날아다니는 드론 개발 

[스페셜경제= 김동수 기자] 미국 퍼듀대학 연구진이 조류의 자연 비행 패턴 알고리즘을 사용해 날면서 날카로운 방향 전환까지 가능한 무인 항공기, 드론을 만들었다. 이 드론은 벌새에서 영감을 얻어 만들어졌으며 벌새와 똑같이 날 수 있다.

이 드론은 날개 폭 17cm, 무게 12g으로 생김새도 벌새와 비슷하다. 이 드론은 자체 중량의 2배인 27g까지 들어올릴 수 있다.

날개는 탄소 섬유와 멤브레인으로 제작됐으며 몸체는 3D 프린터로 만들어졌다. 주파수는 40Hz 정도다.

이 작은 드론은 실제 벌새처럼 날 수 있다. 벌새들은 아주 날카로운 공중 곡예를 하며 날 수 있다. 예를 들어 180도 턴을 하는 데 0.2초 밖에 걸리지 않는다.

연구진은 살아있는 벌새의 비행 방식에 기반한 알고리즘을 연구했고 새의 행동을 컴퓨터 시뮬레이션으로 만들어 드론에 이식했다.

벌새에서 영감을 얻은 드론이 실제로 가장 빠른 비행체는 아니지만, 향상된 탐색 기능과 상대적으로 작은 크기 덕에 다른 드론은 들어갈 수 없는 공간에서 탐색 작업을 벌일 수 있다.

예를 들어 재해 현장에서는 드론으로 생존자를 찾는 경우가 빈번하다. 그런데 건물 안으로 드론이 들어가기 어려운 상황도 있다. 이때 AI 알고리즘 등을 이용한 벌새 드론이 어둠 속에서 전기 감각을 이용해 사람을 찾아낼 수 있다. 벌새 드론에는 무게 때문에 카메라가 장착돼 있지 않다.

연구진은 이 드론에 더 많은 센서를 추가하기 전에 리프팅 기능을 향상시켜야 한다고 말했다. 그리고 추후에 카메라, GPS, 기타 센서 등을 장착하면 해당 드론을 더 유용하게 사용할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

벌새 드론의 또 다른 장점은 매우 조용하게 날아다닐 수 있고 난기류에도 금방 적응한다는 것이다. 퍼듀대학 연구진은 또한 곤충과 비슷한 1g짜리 드론도 만들었다.

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김동수 기자

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