Ноги позволили дрону передохнуть на ветке

Инженеры из США, Китая и Швеции создали дрон, способный использовать в качестве посадочного места ветки и другие продолговатые предметы. После закрепления на предмете дрон может отключить один или более электромоторов с винтами, и благодаря этому тратить меньше энергии, продолжая выполнять свою миссию — например, вести наблюдения с помощью камеры. Статья с описанием разработки и экспериментов опубликована в журнале Science Robotics.

В большинстве случаев мультикоптеры применяют для наблюдения и других операций, во время которых аппарат зависает на относительно большой высоте, труднодоступной для людей. Но продолжительность полета современных электрических мультикоптеров составляет несколько десятков минут (обычно около получаса), а гибридные дроны, работающие на ДВС-генераторе, имеют меньшую массу полезной нагрузки. Как правило, инженеры решают эту проблему путем увеличения емкости аккумуляторов.

Группа под руководством Фу Чжана (Fu Zhang) из Гонконгского университета решила увеличить длительность пребывания дрона на высоте, снизив расход энергии у основных потребителей в мультикоптерах — электромоторов. Поскольку при обычных условиях снижение потребления энергии приведет к потере тяги и падению дрона, разработчики использовали другой подход, который применяют птицы и другие летающие животные. Они предложили оснащать дрон «ногами», позволяющими аппарату зацепляться за ветки, края зданий и другие предметы, и использовать их в качестве опоры, позволяющей выключить один или более двигателей.

Конструкция "ног" не требует создавать специальный беспилотник и позволяет закреплять ее на нижней части корпуса большинства серийных мультикоптеров. Она состоит из основания, на котором закреплены три дугообразные пластины. На их концах закреплены различные приспособления, позволяющие дрону частично или полностью фиксировать себя на других предметах: два одинаковых крюка на двух ногах с одной стороны, и два упора. Два крюка позволяют дрону зацепляться за тонкие стенки и полностью выключать двигатели. Упоры необходимы аппарату, чтобы стабилизировать свое положение и отключить часть моторов с винтами, находящихся над упором. Кроме того, дрон может закрепиться на продолговатых предметах, таких как ветка дерева, сдвинув ноги вокруг них. После этого он может отключить все моторы и перевернуться.

Разработчики показали преимущество их подхода, измерив затраты энергии, необходимые дрону для поддержания баланса и удержания себя на одном месте. В случае, если дрон обхватывает ветку или зацепляется крюком за какой-либо предмет, он может полностью отключить все роторы. В остальных случаях он все же будет тратить энергию, но намного меньше. К примеру, при использовании предмета в качестве опоры он может отключить два двигателя или оставить включенным все, но значительно уменьшить тягу винтов. Эксперименты показали, что конструкция позволяет уменьшить траты энергии на поддержание дрона в несколько раз по сравнению с обычным зависанием в воздухе. Кроме того, это позволяет уменьшить колебания дрона в стороны, что может быть полезным при использовании его для съемки.

В 2016 году японские инженеры создали мультикоптер с руками, но они использовали их иным образом. Разработчики предложили использовать такой дрон для упрощенного захвата предметов и их перевозки в другое место. Каждая из двух рук способна поднимать предмет массой до десяти килограммов, а общая грузоподъемность дрона составляет 20 килограммов.

Григорий Копиев