Создан самый маленький в мире дрон с аккумулятором на борту
Исследователи из лаборатории модульной робототехники Пенсильванского университета построили самый маленький беспилотный летательный аппарат, несущий на борту источник энергии. Кратко о проекте Piccolissimo рассказывается на сайте лаборатории.
По замыслу разработчиков представленного монокоптера, рой таких беспилотников может нести различный набор датчиков, при этом небольшую грузоподъемность дронов (около одного грамма) может компенсировать их количество. Авторы проекта считают, что рой микродронов подойдет как для исследовательских задач, так и для выполнения поисково-спасательных работ. При этом вращающийся корпус позволяет быстро производить панорамные замеры, в том числе имитировать лидар.
Беспилотный летательный аппарат Piccolissimo представляет собой асимметричный монокоптер с вращающимся корпусом, изготовленным с помощью 3D-печати. В полете пропеллер вращается с частотой до 800 оборотов в секунду, а корпус дрона с частотой до 40 оборотов в секунду. Оператор управляет беспилотником с помощью инфракрасного пульта дистанционного управления и с помощью изменения частоты вращения корпуса управляет направлением движения монокоптера.
Разработчики построили две версии летательного аппарата, меньшая из которых размером с четвертак (около 25 миллиметров в диаметре) и весит 2,5 грамма, а более крупная и маневренная на сантиметр больше в диаметре и весит на два грамма тяжелее.
В конструкции Piccolissimo используется электромотор от серийно выпускаемых игрушечных квадрокоптеров, поэтому, отмечают разработчики, возможно дальнейшее уменьшение размеров монокоптера, если в будущем будут выпущены еще более миниатюрные серийные мультикоптеры.
Авторы проекта особо отмечают, что Piccolissimo не самый маленький в мире летательный аппарат, а именно самый маленький в мире летательный аппарат, несущий на борту источник энергии. Существуют проекты беспилотных летательных аппаратов меньшего размера — например, гарвардская робопчела, которая умеет не только летать, но также плавать под водой и садиться на листья. Однако робопчела не несет на борту источник энергии, вместо этого беспилотник получает питание по проводам.
Гексакоптер оснащен двумя взлетно-посадочными платформами для квадрокоптеров
Инженеры из Сколтеха разработали гибридный гексакоптер MorphoLander, который выступает в роли передвижного аэродрома для дронов меньшего размера. MorphoLander не только летает, но и может ходить по неровной поверхности при помощи четырех ног. В верхней части корпуса расположены две взлетно-посадочные платформы для микродонов. Дрон может пригодиться для инспекции объектов и поиска пострадавших во время стихийных бедствий, говорится в препринте на arXiv.org. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Дроны отлично подходят для выполнения задач поиска, инспекции и мониторинга, но потребляют много энергии и не могут долго находиться в полете. Одним из способов преодолеть это ограничение стала разработка дронов гибридной конструкции, которые могут не только летать, но и передвигаться по земле, например, с помощью колес или ног. Несмотря на то, что такой подход позволяет продлить время работы за счет менее энергозатратного способа передвижения по поверхности, продолжительность полета гибрида и его эффективность часто снижается из-за дополнительного веса. Инженеры под руководством Дмитрия Тетерюкова (Dzmitry Tsetserukou) из Сколтеха предложили использовать громоздкий дрон в качестве носителя для дронов поменьше. Тогда большой дрон выступает в роли передвижного «улья», который в нужный момент выпускает рой маленьких дронов, способных более эффективно выполнить задачу на большой территории за счет совместной работы. Разработанный прототип под названием MorphoLander представляет собой гексакоптер с четырьмя ногами, каждая из которых имеет три степени свободы. С их помощью дрон может передвигаться по неровной поверхности. Масса гибрида немного больше 10 килограмм. Встроенного аккумулятора хватает на 12 минут полета. Сверху на корпусе закреплены две посадочные платформы диаметром 20 сантиметров, на которые могут садиться микродроны. Чтобы микродронам (инженеры использовали Crazyflie 2.1 массой 27 грамм) было проще садиться на MorphoLander, материнский дрон с помощью алгоритма стабилизации старается удерживать горизонтальное положение платформ, подстраивая высоту ног под неровности поверхности. Посадка микродронов происходит под управлением алгоритма машинного обучения, его обучение с подкреплением проходило в симуляторе на платформе игрового движка Unity, который позволяет имитировать физику, с использованием пакета машинного обучения Unity ML Agents. Обученный алгоритм посадки затем испытали в трех сценариях с участием реальных дронов. В первом два микродрона должны были взлетать с расстояния полутора метров от MorphoLander и затем садиться на его платформы. Среднее значение отклонения от центра платформы в этом сценарии составило всего около 5,5 миллиметра. Во втором сценарии микродроны должны были садиться на материнский дрон, стоящий на неровной поверхности. В этом случае ошибка возросла и составила 25 миллиметров. Третий сценарий имитировал реальное применение: микродроны взлетали с платформ, в то время как MorphoLander отходил от места взлета на некоторое расстояние, после чего микродроны должны были сесть обратно. Среднее значение отклонения от центра 20-сантиметровой платформы составило 35 миллиметров. В будущем инженеры планируют увеличить точность и устойчивость алгоритма управления микродронами за счет контроля тяги отдельных винтов. https://www.youtube.com/watch?v=fV8_Ejy81s8&t=1s Совместная работа помогает роботам справляться с более трудными задачами. К примеру японские инженеры разработали систему из работающих в паре дрона и наземного робота. Они соединены друг с другом тросом, что позволяет наземного дрону взбираться на более крутые подъемы. Для этого дрон закрепляет трос на вершине, после чего наземный робот натягивает его с помощью лебедки и поднимается наверх.