Míg a repülőgépek egyes szárnyelemeik mozgatása révén manővereznek, a madarak szárnyuk egész alakját képesek megváltoztatni, így sokkal változatosabb, gyorsabb és hatékonyabb irányváltásokat és mozgásokat tudnak végrehajtani a levegőben. Ennek rejtélyeit igyekszik felderíteni az új kutatás, amely során egyrészt sikerült egy, a korábbinál sokkal egyszerűbb modellt kidolgozni a madárszárnyak működésére, másrészt ennek köszönhetően olyan apróságokat is megfigyeltek a kutatók, amelyek mindenféle repülő szerkezet tervezése kapcsán integrálhatók lehetnek.
David Lentink, Laura Matloff és stanfordi kollégáik első körben arra voltak kíváncsiak, hogyan dolgoznak együtt az egyes tollak repülés közben. Ehhez először galambtetemeket vizsgáltak, hogy megnézzék, a csontok pozicionálásával hogyan változik a tollak helyzete. A kutatók korábban azt hitték, hogy ezen mozgások komplexitásának lemásolásához minden egyes tollat külön kell mozgatni, a gyakorlatban azonban az derült ki, hogy az igazi galambszárnyak ennél sokkal egyszerűbben működnek.
A megfigyelések alapján kidolgozott modell szerint a madarak röptét alapvetően két dolog határozza meg: a teljes szárny szögállása, és szárny hosszának nagyjából a felénél található ujjízület szöge. Ezen túl pedig egy rugalmas ín gondoskodik arról, hogy a tollak helyzete egyszerre változzon az új szárnypozíciónak megfelelően.
A kutatás során végzett mikro CT-vizsgálatokból és elektronmikroszkópos vizsgálatokból az is kiderült, hogyan marad zárt a szárnyfelület, vagyis miért nem fújja szét a menetszél a tollakat. Erről mikroszkopikus hurkok és kampók tömege gondoskodik, amelyek a szárnyak kitárásakor lépnek működésbe, egyfajta tépőzárként biztosítva a tollak záródását. Ez az aktuális szárnypozícióhoz igazodó tépőzár pedig a szélcsatornás kísérletek alapján nagyon erős szeleket is kibír.
A kutatás következő fázisában a csapat Eric Chang repülőmérnök segítségével megépített egy olyan robotot, amelynek szárnyai összesen 40 galambtollból állnak, amelyek a már említett modellnek megfelelő ízületekkel ellátott csontvázhoz kapcsolódnak. A tollak együttes pozicionálásáról egy-egy gumiszalag gondoskodott. A PigeonBot ezen túl kapott egy propellert, egy mesterséges, szintén vezérelhető pozíciójú farkat, majd az irányításhoz szükséges összetevőkkel és szenzorokkal is felszerelték. A robotot aztán szélcsatornában és a szabadban is tesztelték.
A rendszer elképesztően kecsesen és könnyedén repült, igazolva, hogy egy mozgékony mesterséges légi járműhöz nem szükséges a szárny minden elemét külön irányítani, hanem az egyszerűsített modell is magas teljesítményt hoz. Az eredmények, ahogy már említettük, több területen is hasznosulhatnak. Egyrészt a kutatás módszertana és a robot is sokat segíthet a madarak repülésének apró részleteit megérteni. Másrészt a PigeonBot mintájára az eddigiektől eltérő aerodinamikai és szerkezeti tulajdonságokkal rendelkező repülő szerkezetek épülhetnek. Végül pedig a mérésekből egy újfajta, adaptálódó tépőzár is kisülhet, mondják a kutatók.
