Kunstmatige kolibrie vliegt met hulp van machine learning

Wetenschappers hebben een kunstmatige kolibrie met een gewicht van twaalf gram ontwikkeld die de extreme manoeuvres van echte kolibries kan nabootsen dankzij training op basis van machine learning.

De 'kolibrierobot' heeft twee actuatoren en kan daarmee beide vleugels afzonderlijk van elkaar bewegen. Het fladderen gebeurt volgens de wetenschappers op een frequentie die dichtbij die van echte kolibries komt: 40Hz. De kunstmatige vogel weegt zelf twaalf gram maar kan een gewicht van 27 gram tillen. Het model dat de onderzoekers van de universiteit van Purdue ontwikkeld hebben, betrekt nog stroom via een kabel, maar op termijn moet het model dankzij zijn draagkracht een accu kunnen bevatten.

De vogel kan ook nog niet 'zien', maar de elektrische stroompjes die gegenereerd worden bij het raken van omgevingsobjecten, zijn te gebruiken om oppervlakken te detecteren. De onderzoekers kozen de kolibrie vanwege de bijzondere aerodynamische eigenschappen van dit dier en de mogelijkheden die het heeft om daarmee extreme manoeuvres uit te voeren, zoals het 180 graden kunnen draaien met een minimaal aantal keer klappen met de vleugels.

Voor regulier vliegen gebruikten de onderzoekers een op modellen gebaseerd nonlineair systeem, maar voor de extremere acrobatiek lieten ze het systeem zonder model reinforced trainen op basis van simulaties. Hierbij leerde de vogel meer op basis van trial-and-error.

Het onderzoeksteam ontwikkelde ook kleinere, insectachtige robots met een gewicht tot 1 gram die op basis van de algoritmes leerden bewegen. De vleugels van die modellen moesten met hogere frequentie bewegen. Het uiteindelijke doel is om tot robots te komen die in diverse omstandigheden zijn in te zetten, zoals bij reddingsacties.

Het onderzoek is onder de titel Learning Extreme Hummingbird Maneuvers on Flapping Wing Robots gepubliceerd.