Дрон научили складывать плечи для пролета через узкий проем
Французские инженеры создали квадрокоптер, способный менять свою форму во время полета и выстраивать все роторы в одну линию. За счет этого его ширина уменьшается почти в два раза, что позволяет пролетать через узкие проемы, рассказывают разработчики в журнале Soft Robotics.
Большинство мультикоптеров имеют достаточно большие размеры и это позволяет им нести на себе аккумулятор для продолжительной работы и камеру или другое дополнительное оборудование. Но в то же время, это ограничивает их движения, не позволяя им летать в узких пространствах, а также делает неудобной их транспортировку. Существуют дроны со складными винтами и даже плечами, но все они не могут работать в сложенном положении.
Группа инженеров под руководством Стефана Виолле (Stephane Viollet) из французского Национального центра научных исследований создала квадрокоптер, который может менять свою форму прямо в полете. Его рама состоит из двух несущих плеч, на конце каждого из которых установлено вращающееся плечо с двумя роторами. Вращающиеся плечи прикреплены к сервомотору в центре дрона через два жестких и один эластичный провод. За счет этого конструкция получилась достаточно легкой и быстрой в работе — на переход между сложенным и разложенным положением уходит около 0,3 секунды.
Поскольку такое резкое изменение формы, а также то, что все роторы выстраиваются в одну линию, нарушает стабильность полета, инженерам пришлось написать программное обеспечение, которое готовит дрон к складыванию, обеспечивает минимальное отклонение от траектории во время пролета препятствия, и восстанавливает полет после пролета. Во время испытаний дрон смог пролететь через узкое препятствие со скоростью 2,5 метра в секунду. При этом максимальный поворот во время пролета составлял 15 градусов.
Пока положение дрона относительно препятствия определяется системой захвата движений, состоящей из 17 камер в помещении и маркеров на дроне, а также инерциальными датчиками. Но исследователи также установили на беспилотник камеру, снимающую с частотой 120 кадров в секунду, и планируют использовать ее в будущем для автономного определения подлета к узкому проему.
В прошлом году британские инженеры создали беспилотный летательный аппарат самолетного типа, умеющий нырять в воду для забора проб. Перед нырком он складывает крылья, а после выныривания раскладывает и продолжает полет. А швейцарские инженеры разработали беспилотник, который может частично складывать концы крыла во время полета и тем самым уменьшать площадь крыла на 41 процент.
Григорий Копиев
Он плавает со скоростью 2 метра в секунду, а скорость на суше составляет 0,5 метра в секунду
Инженеры разработали беспилотник-амфибию, который может летать, плавать по поверхности воды и ездить по земле. Дрон построен по трикоптерной схеме с тремя соосными парами пропеллеров. Для движения по земле используются три всенаправленных колеса, а для плавания — два водяных винта. Чтобы дрон не утонул, на раме закреплена пенопластовая пластина. Амфибию можно использовать, например, для отбора проб и образцов в разных средах. Доклад, описывающий конструкцию, был представлен в рамках конференции International Conference on Unmanned Aircraft Systems 2023. Вместо нескольких разных роботов для выполнения задач в разных средах иногда проще использовать один универсальный аппарат. Например, для обследования состояния надводных и подводных частей мостов инженеры создали октокоптер, который может летать и плавать, используя для этого одни и те же винты. Также существуют проекты, в которых дроны получают возможность передвигаться по земле с помощью колес или ног. Благодаря этому удается значительно сократить расход энергии, которая очень быстро расходуется во время полета. Инженеры под руководством Димитриса Чайкалиса (Dimitris Chaikalis) из Университета Нью-Йорка совместили в одном дроне возможности передвижения в воздухе, по воде и по земле. Разработанный ими дрон построен по схеме трикоптера. На концах каждого из трех плечей находятся по два соосных трехлопастных пропеллера. Помимо шести воздушных винтов дрон оснащен также двумя водяными. Движение по земле во всех направлениях обеспечивается за счет трех всенаправленных колес. Так как устройство не предназначено для погружения на глубину, для сохранения положительной плавучести в центральной его части расположена пластина из пенопласта. При этом часть рамы дрона с колесами и водяными винтами находится под поплавком и остается погруженной в воду. Для защиты электронных компонентов от воды они помещены в пластиковый герметичный корпус. Управление одиннадцатью актуаторами дрона происходит с помощью двух отдельных полетных контроллеров PixHawk, один из которых отвечает за полет, а второй за езду и плавание. В роли бортового компьютера высокого уровня, отвечающего за навигацию и планирование маршрута, выступает Intel NUC. Заряда аккумулятора емкостью 12 ампер-час хватает на 18 минут полета, максимальная масса которого не превышает десяти килограмм. В испытаниях дрон взлетал с поверхности воды, после нескольких минут полета приземлялся и продолжал движение на колесах. Скорость передвижения по суше составила 0,5 метра в секунду, а по воде — около 2 метров в секунду. Разработчики отмечают и минусы конструкции: пенопласт впитывает воду, его масса увеличивается на 20 процентов в течение 30 минут, проведенных в воде. При этом обратный процесс происходит медленнее — на воздухе потеря 20 процентов дополнительного веса происходит за 100 минут. Этот эффект в будущем будет учтен в системе управления дроном. Другой способ справиться с впитыванием влаги — водоотталкивающее покрытие, однако оно также увеличивает общий вес конструкции. У этого беспилотника, как и у большинства других гибридных дронов, части конструкции, которые используются для передвижения по земле, никак не используются в остальных режимах. Ранее мы писали про дрон-трансформер Morphobot M4, разработчики которого пошли другим путем. Беспилотник может ездить по поверхности как четырехколесный ровер, а в нужный момент трансформируется в полноценный квадрокоптер. При этом обода его колес превращаются в защитные бампера воздушных винтов, расположенных на колесных осях.