Дрон отучили рубить пальцы винтами

Австралийские инженеры разработали активную систему защиты для дрона, не дающую его винтам нанести травмы человеку. Она состоит из пластикового контура, который устанавливается на ось вращения винта, но заметно больше его по размеру. Если какой-либо посторонний предмет или часть тела приближается к быстро вращающемуся винту, то сначала происходит касание контура и дрон за несколько сотых долей секунды успевает остановить винт, рассказывают разработчики в статье, представленной на конференции ICRA 2018.

Появления серийных и доступных мультикоптеров значительно упростило съемку с воздуха, доставку небольших грузов и другие задачи, но помимо удобства они также имеют и заметный недостаток — быстро вращающиеся винты дронов могут нанести человеку серьезные травмы. Некоторые серийные модели дронов оснащаются защитными кожухами, устанавливаемыми возле или вокруг лопастей, но обычно они предназначены для защиты самих винтов от бокового удара о предметы и не могут защитить человека, который, к примеру, поднес палец к дрону сверху. Кроме того, такая защита нередко ухудшает аэродинамику аппарата, увеличивает его массу и уменьшает время полета.

Пол Паундс (Paul Pounds) и Уилл Дир (Will Deer) из Квинслендского университета разработали активную защиту винтов мультикоптеров, защищающую их от предметов, приближающихся с любой стороны. Они закрепили на роторах квадрокоптера пластиковые контуры, по размеру превышающие винты. Во время работы дрона контур вращается вместе с винтом, но, поскольку он заметно больше, то при поднесении руки к винту человек сначала сталкивается с контуром. Это резко уменьшает скорость его вращения, которая измеряется датчиком приближения. После того, как датчик обнаружил резкое падение скорости, дрон резко останавливает вращение винта и защищает человека от травм.

Для того, чтобы винт успевал останавливаться еще до контакта с рукой инженеры предложили замыкать контакты бесколлекторного двигателя таким образом, что создаваемый от вращения ротора ток заставляет двигатель вращаться в обратную сторону, что помогает очень быстро остановить вращение. Разработчики протестировали этот способ и показали, что ротор, вращающийся с частотой 260 оборотов в секунду, останавливается за 0,077 секунды после обнаружения контакта с контуром. Поскольку пластиковый защитный контур, вращающийся с такой скоростью, сам представляет опасность для человека, разработчикам пришлось найти способ снизить частоту его вращения. Для этого контур закрепили на подшипниках, чтобы он мог проворачиваться независимо от вала, а за передачу вращения от ротора на контур отвечает гроверная шайба, прижатая к обычной — поэкспериментировав с разной силой прижатия шайб друг к другу инженеры добились снижения частоты вращения контура до 15-35 герц при частоте вращения винта в 160 герц.

Ранее другие инженеры также представляли необычные защитные устройства для дронов. Например, японцы оснастили квадрокоптер двумя свободно вращающимися сферами, защищающими людей от винтов, а швейцарские инженеры создали для мультикоптеров складной каркас, позволяющий перевозить внутри груз. А в 2015 году стартап Fleye представил на Kickstarter безопасный дрон с одним ротором, но, несмотря на успех кампании, разработчики так и не выпустили его серийную версию.

Григорий Копиев