Дрон научили управляться с подвешенным на тросе грузом
Исследователи из Цюрихского университета оптимизировали расчеты поведения груза, закрепленного на тросе под беспилотником, а также продемонстрировали эффективность своего подхода экспериментально. Доклад будет представлен на конференции RSS 2017, демонстрационное видео опубликовано на YouTube.
Для перевозки грузов мультикоптерами используются самые разные конструкции, однако у многих методов есть ограничение на форму или размеры транспортируемого объекта. Эту проблему решает крепление груза с помощью троса, однако у такого подхода также есть свои минусы, главный из которых — отсутствие жесткого крепления. В результате при резких маневрах груз может сильно отклоняться от траектории дрона, что, в свою очередь, может привести к крушению беспилотника.
Существующие методы моделирования поведения груза на тросе требуют существенных вычислительных мощностей, поэтому, по словам авторов, они решили упростить задачу, и оптимизировали алгоритм, который позволяет планировать траекторию движения мультикоптера с грузом на тросе с учетом огибаемых препятствий на пути. Для упрощения модели поведения троса исследователи представили его в качестве двух шарниров и призматического соединения — это позволило упростить модель троса при планировании траектории и при этом сохранилась приемлемая точность предсказания поведения груза.
Для демонстрации работоспособности своего метода исследователи протестировали систему на квадрокоптере весом менее килограмма, который на 82-сантиметровой веревке перевозил 84-граммовый груз, огибая препятствия.
Ранее некоторые из авторов доклада уже работали над оптимизацией движения мультикоптеров. Так, в прошлом году исследователи научили квадрокоптер выполнять агрессивные маневры, полагаясь лишь на показания собственной камеры, гироскопа и акселерометра. Кроме того, исследователи из Цюрихского университета этой весной продемонстрировали метод транспортировки груза на тросах с помощью нескольких мультикоптеров, которые при этом не используют дополнительных систем позиционирования.
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.