Квадрокоптер получил «пассивные» ноги
Специалисты из Университета Юты разработали пассивное шагающее шасси для квадрокоптера, позволяющие беспилотнику ходить по ровной поверхности без использования дополнительных актуаторов. Авторы представили доклад на конференции ICRA 2016 в Стокгольме.
Робот под названием DUCK представляет собой квадрокоптер, на который смонтировано шасси для пассивной ходьбы. При помощи методов математического моделирования и компьютерного симулятора разработчики подобрали наиболее оптимальную форму стоп и распечатали их на 3D-принтере. Пластиковые стопы смонтировали на каркас из алюминиевых направляющих и подшипников, а сам каркас установили на серийный квадрокоптер Iris.
Благодаря специфической форме стоп при небольшом уклоне вниз дрон, раскачиваясь из стороны в сторону, медленно идет вперед. При этом, отмечают разработчики, максимальная скорость ходьбы DUCK не должна превышать 0,15 метров в секунду, иначе робот опрокинется. В таком режиме беспилотник не требует никаких внешних источников энергии и отдельных актуаторов, приводящих в движение ноги. Всего у DUCK существует три режима передвижения: полет, пассивно-динамическая ходьба вниз по склону и активная ходьба при помощи тяги, создаваемой штатными роторами.
Как отмечают авторы проекта, использование пассивного шагающего шасси позволяет в некоторых случаях сэкономить энергию. Согласно теоретическим расчетам исследователей, режим активной ходьбы DUCK может быть более энергоэффективен, чем полет, если требуется передвижение по ровной поверхности с крайне малой скоростью — например, 0,1 метров в секунду.
Ранее похожую форму ног использовали в проекте шагающего робота специалисты из Университета Токио. Разработанный японскими учеными шагоход с биметаллическими ногами может передвигаться по горячей поверхности исключительно за счет получаемого тепла.
Его скорость по вертикальным поверхностям достигает шести сантиметров в секунду
Инженеры разработали прототип гибридного орнитоптера, который может садиться и ездить по вертикальным поверхностям. Помимо четырех машущих крыльев он имеет два воздушных винта и гусеничный привод с клейкими лентами, который используется для движения по стенам. Статья с описанием разработки опубликована в журнале Research. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Свобода передвижения, доступная летающим насекомым, давно вдохновляет инженеров, разрабатывающих беспилотники. К примеру способность мух быстро переходить от маневренного полета к передвижению по вертикальной поверхности пытались реализовать создатели дрона SCAMP. Они оснастили квадрокоптер двумя ножками с металлическими коготками, с помощью которых дрон может передвигаться по стенам, цепляясь за мелкие неровности. В случае срыва, дрон быстро включает роторы, чтобы предотвратить крушение. Существуют и другие прототипы мультироторных дронов, со способностью садиться на стены, однако орнитоптеры (даже с ногами) до сих пор на стену садиться не умели. Инженеры под руководством Цзи Айхуна (Aihong Ji) из Нанкинского университета аэронавтики и космонавтики разработали гибридный орнитоптер с небольшими вспомогательными воздушными винтами. Он может садиться на вертикальные поверхности, взлетать с них, а также передвигаться по ним, используя небольшой гусеничный привод с клейким покрытием и прижимную силу пропеллеров. Основную подъемную силу орнитоптера массой 135 грамм создают четыре машущих крыла, расположенные по X-образной схеме. Левая и правая пары крыльев приводятся в движение индивидуальными электромоторами. Изменяя независимо частоту их взмахов можно управлять беспилотником по оси крена. При полете на обычной скорости частота взмахов составляет 15 Герц, а максимально допустимая — 20 Герц. На носу и в хвосте орнитоптера расположены воздушные винты небольшого диаметра. В полете они генерируют дополнительную тягу, а также служат для управления по оси тангажа, отклоняя беспилотник вперед или назад. Ротор, установленный в хвосте, дополнительно имеет механизм управления вектором тяги — он может отклоняться с помощью сервопривода влево или вправо. Благодаря этому происходит управление орнитоптером по оси рыскания. В передней части аппарата установлен гусеничный привод, который используются для движения по вертикальным плоскостям. Ленты привода покрыты полидиметилсилоксаном, адгезивные свойства которого позволяют орнитоптеру удерживать сцепление с вертикальной поверхностью. При посадке на вертикальную поверхность орнитоптер сначала касается ее лентами привода, после чего изменяет уровни тяги хвостового и переднего роторов и переворачивается, прижав хвост к стене. Далее тяга роторов используется для создания прижимной силы. Так повышается сцепление и исключается возможное опрокидывание при движении. Взлет происходит в обратном порядке. Полный непрерывный переход воздух—стена—воздух происходит за 6,1 секунды. Прижимаясь к поверхности, гибрид может перемещаться по ней с помощью гусениц со скоростью до шести сантиметров в секунду. В экспериментах орнитоптер смог успешно сесть и прокатиться по стеклу, деревянной двери, мрамору, древесной коре, эластичной ткани и окрашенному листу металла. В воздухе на одной зарядке прототип может находиться около четырех минут и пролетать за это время около одного километра с максимальной скоростью 6,8 метров в секунду. https://www.youtube.com/watch?v=5st-wNxukTg В будущем разработчики планируют повысить сцепление гусеничного узла за счет добавки микрошипов в материал гусеничных лент. Также орнитоптеру добавят автономности — для этого его осностят сенсорами для самостоятельной навигации. Ранее другая команда инженеров, вдохновившись устройством крыльев жука-носорога, создала механическое крыло, которое может на короткое время складываться при ударе о препятствие, а затем вновь распрямляться за счет подвижного узла в верхней кромке. Миниатюрный орнитоптер с такими крыльями может продолжать стабильный полет, даже если его крылья ударяются об окружающие предметы.
