Корейцы разработали универсальный поводок для непрерывного полета дронов
Корейские инженеры разработали систему постоянного питания для беспилотников, которая совместима с многими серийно выпускаемыми промышленными дронами и обеспечивает полет на расстоянии до 150 метров от генератора. Кратко о системе рассказывает IEEE Spectrum.
Подавляющее большинство выпускаемых сегодня мультикоптеров страдает от короткого времени полета — если использовать более емкий аккумулятор, то дрон становится тяжелее, поэтому каждый производитель старается найти наиболее выгодное соотношение максимальной взлетной массы летательного аппарата и времени полета, которое в подавляющем большинстве случаев не превышает нескольких десятков минут.
Когда требуется увеличить время полета, инженеры придумывают различные обходные пути, такие как использование водородных топливных ячеек, бензиновых генераторов и специальных «гнезд» для дронов. Тем не менее, у всех этих способов есть общий недостаток — беспилотник все равно вынужден прерывать полет для дозаправки или замены источника питания. Если же нужно непрерывное наблюдение, то для этого лучше всего подходит питание по кабелю, которое, к тому же, помогает найти дрон, если он потерял управление и упал. Но такие серийно выпускаемые системы поставляются по принципу «как есть» и не подразумевают возможности замены одного беспилотника на другой или существенного увеличения нагрузки, что может быть не всегда удобно.
Инженеры из Лаборатории робототехники Корейского исследовательского института атомной энергии (KAERI) создали систему постоянного питания беспилотников WPTS, которую можно использовать с разными дронами. Кабель питания подсоединяется к разъему аккумулятора, а другим концом к генератору на земле. Длина кабеля составляет 150 метров, при этом поводок может обеспечивать питанием оборудование суммарной мощностью до 1,6 киловатт. Для демонстрации работоспособности системы разработчики использовали WPTS для 1,5 часового полета 10-килограммового беспилотника.
По словам разработчиков, их систему удобно использовать для разведки, длительного мониторинга заданного района с воздуха, временного восстановления сотовой связи и других задач, связанных с длительным полетом дрона без необходимости ощутимого горизонтального перемещения. На данный момент неизвестно наверняка, будет ли WPTS продаваться как коммерческая система, однако предварительно озвученная стоимость системы питания составляет пять тысяч долларов.
Ранее дроны на поводке уже использовались для осмотра мостов, охраны объектов, восстановления сотовой связи и даже в качестве «напарника» для строительной техники. Кроме поводка для «вечного» полета может использоваться и передача энергии по воздуху, однако пока что применение этой технологии ограничено демонстрационными стендами и не используется для решения реальных задач.
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.