Дрон поможет колесному роботу сориентироваться под землей
Американские инженеры создали систему для подземных тоннелей, которая состоит из колесного робота и дрона, который выполняет вспомогательную роль, если робот не может проехать дальше. Для поддержания связи с базовой станцией робот периодически выпускает ретрансляторы Wi-Fi во время езды, рассказали разработчики TechCrunch. Разработка представлена для участия в конкурсе по развитию технологий ориентирования в подземных сооружениях DARPA Subterranean Challenge.
Навигация подземных сооружениях, таких как шахты или кабельные коллекторы, представляет собой более тяжелую задачу, чем ориентирование на открытой местности. Зачастую такие сооружения плохо освещены и плохо просматриваются из-за изгибов тоннеля. Кроме того, в них часто недоступны внешние радиосигналы, в том числе от спутниковых навигационных систем. Из-за недостаточной развитости технологий ориентирования под землей Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило конкурс Subterranean Challenge, призванный восполнить этот технологический пробел.
Команда инженеров из Университета Карнеги — Меллон и Университета штата Орегон разработала пару роботов для участия в конкурсе. Они работают не отдельно, а в паре. Кроме того, в систему входит базовая станция. Во время проезда по тоннелю четырехколесный робот сканирует окружающее пространство с помощью лидара и нескольких камер глубины. Системы позиционирования и картографирования работают автономно, но параллельно с ездой робот пересылает карту в реальном времени на базовую станцию. Благодаря этому оператор может видеть ход работы в реальном времени и посылать команды на перемещение робота в определенную точку. Одна из особенностей робота заключается в том, что для передачи данных на большом расстоянии он периодически сбрасывает мобильные повторители сигнала и формирует из них канал связи с базовой станцией.
В случае, если робот столкнулся с непреодолимым препятствием, ему на помощь вылетает дрон. Гексакоптер тоже оснащен лидаром и камерами глубины, направленными в разные стороны. Пока инженеры проверили работу обоих элементов системы по отдельности, но в будущем робот будет перемещать дрон на себе и выпускать его в случае затруднений.
Первый этап конкурса пройдет в августе 2019 года. Во время него команды будут демонстрировать работу своих технологий в тоннеле. Последний этап со смешанными заданиями пройдет в августе 2021 года. Команды будут претендовать на призовой фонд размером в три миллиона долларов.
Инженеры не первый раз предлагают использовать роботов и дронов вместе. К примеру, в прошлом году китайцы сделали систему из робота и дрона, которая создает совместную карту местности и позволяет исследовать окружающее пространство быстрее, чем поодиночке. А японские инженеры недавно предложили другую концепцию и сделали дрон, который залетает на высокие места и закрепляет там трос, который наземный робот использует для того, чтобы тоже забраться наверх.
Григорий Копиев
Его скорость по вертикальным поверхностям достигает шести сантиметров в секунду
Инженеры разработали прототип гибридного орнитоптера, который может садиться и ездить по вертикальным поверхностям. Помимо четырех машущих крыльев он имеет два воздушных винта и гусеничный привод с клейкими лентами, который используется для движения по стенам. Статья с описанием разработки опубликована в журнале Research. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Свобода передвижения, доступная летающим насекомым, давно вдохновляет инженеров, разрабатывающих беспилотники. К примеру способность мух быстро переходить от маневренного полета к передвижению по вертикальной поверхности пытались реализовать создатели дрона SCAMP. Они оснастили квадрокоптер двумя ножками с металлическими коготками, с помощью которых дрон может передвигаться по стенам, цепляясь за мелкие неровности. В случае срыва, дрон быстро включает роторы, чтобы предотвратить крушение. Существуют и другие прототипы мультироторных дронов, со способностью садиться на стены, однако орнитоптеры (даже с ногами) до сих пор на стену садиться не умели. Инженеры под руководством Цзи Айхуна (Aihong Ji) из Нанкинского университета аэронавтики и космонавтики разработали гибридный орнитоптер с небольшими вспомогательными воздушными винтами. Он может садиться на вертикальные поверхности, взлетать с них, а также передвигаться по ним, используя небольшой гусеничный привод с клейким покрытием и прижимную силу пропеллеров. Основную подъемную силу орнитоптера массой 135 грамм создают четыре машущих крыла, расположенные по X-образной схеме. Левая и правая пары крыльев приводятся в движение индивидуальными электромоторами. Изменяя независимо частоту их взмахов можно управлять беспилотником по оси крена. При полете на обычной скорости частота взмахов составляет 15 Герц, а максимально допустимая — 20 Герц. На носу и в хвосте орнитоптера расположены воздушные винты небольшого диаметра. В полете они генерируют дополнительную тягу, а также служат для управления по оси тангажа, отклоняя беспилотник вперед или назад. Ротор, установленный в хвосте, дополнительно имеет механизм управления вектором тяги — он может отклоняться с помощью сервопривода влево или вправо. Благодаря этому происходит управление орнитоптером по оси рыскания. В передней части аппарата установлен гусеничный привод, который используются для движения по вертикальным плоскостям. Ленты привода покрыты полидиметилсилоксаном, адгезивные свойства которого позволяют орнитоптеру удерживать сцепление с вертикальной поверхностью. При посадке на вертикальную поверхность орнитоптер сначала касается ее лентами привода, после чего изменяет уровни тяги хвостового и переднего роторов и переворачивается, прижав хвост к стене. Далее тяга роторов используется для создания прижимной силы. Так повышается сцепление и исключается возможное опрокидывание при движении. Взлет происходит в обратном порядке. Полный непрерывный переход воздух—стена—воздух происходит за 6,1 секунды. Прижимаясь к поверхности, гибрид может перемещаться по ней с помощью гусениц со скоростью до шести сантиметров в секунду. В экспериментах орнитоптер смог успешно сесть и прокатиться по стеклу, деревянной двери, мрамору, древесной коре, эластичной ткани и окрашенному листу металла. В воздухе на одной зарядке прототип может находиться около четырех минут и пролетать за это время около одного километра с максимальной скоростью 6,8 метров в секунду. https://www.youtube.com/watch?v=5st-wNxukTg В будущем разработчики планируют повысить сцепление гусеничного узла за счет добавки микрошипов в материал гусеничных лент. Также орнитоптеру добавят автономности — для этого его осностят сенсорами для самостоятельной навигации. Ранее другая команда инженеров, вдохновившись устройством крыльев жука-носорога, создала механическое крыло, которое может на короткое время складываться при ударе о препятствие, а затем вновь распрямляться за счет подвижного узла в верхней кромке. Миниатюрный орнитоптер с такими крыльями может продолжать стабильный полет, даже если его крылья ударяются об окружающие предметы.
