Дрон научили кататься на колесе для экономии энергии
Гонконгские инженеры собрали бикоптер с пассивным колесом в нижней части корпуса. Это позволяет ему опираться на колесо и катиться по полу, управляя движением при помощи наклонных винтов. В таком положении дрон потребляет на 61 процент меньше энергии, чем в полете. Статья была представлена на конференции IROS 2020, а ее препринт опубликован на arXiv.org.
Дроны имеют неоспоримое преимущество перед колесными роботами в универсальности: они могут перемещаться как в плоскости недалеко от поверхности, так и подниматься для облета препятствий. Но в полете они потребляют гораздо больше энергии, чем колесные и даже ходячие роботы. Для совмещения преимуществ летающих дронов и ездящих роботов есть два подхода: сделать универсальный аппарат или два отдельных, оптимизированных под свои задачи. В универсальных дронах с колесами, как правило, устанавливают полноценные четыре колеса с отдельными моторами, а иногда и с поворотными механизмами. Это повышает массу робота и заметно влияет на его время полета и массу полезной нагрузки.
Инженеры под руководством Юмина Циня (Youming Qin) из Университета Гонконга разработали бикоптер с одним небольшим пассивным колесом, который управляет ездой с помощи тех же винтов, которые позволяют ему летать. Дрон использует два мотора с винтами, которые закреплены на поворотном механизме. Это позволяет независимо наклонять винты в сторону от продольной оси, что, к примеру, необходимо для вращения дрона. Общая масса дрона составляет 1950 граммов. Помимо основных компонентов в нее входит 500-граммовый макет лидара, потому что изначально инженеры создавали дрон для составления высокоточных карт помещений в полете.
В нижней части корпуса авторы установили пассивное колесо. Оно имеет массу 20 грамм и установлено почти ровно под центром масс дрона, что помогает в поддержании баланса. Если дрону не нужен полет на высоте, он может приземлиться на колесо и продолжить перемещаться в нужную ему сторону, опираясь на колесо. При этом ему необходимо продолжать использовать винты для того, чтобы не падать, но на гораздо меньшей частоте вращения.
При езде на колесе дрон едет вперед, ориентируя корпус по направлению движения и меняя соотношение тяги на винтах (передний винт вращается с меньшей скоростью, чем задний). А для поворота он немного наклоняет набок винты в разные стороны. Во время экспериментов авторы показали, что дрон может мягко приземляться на пол, не сильно наклоняясь при этом, а также способен достаточно точно проехать «восьмерку».
Другой эксперимент показал преимущество новой конструкции перед дроном без колес. Инженеры сравнили энергопотребление дрона в трех состояниях: зависании на месте, езде на колесе и стоянии на нем. Как и ожидалось, наибольшую мощность дрон потребляет при зависании в воздухе: 455 ватт. Стоя на месте и опираясь на колесо он потребляет 106 ватт, а при езде на колесе потребляемая мощность возрастает до 176 ватт, что все равно на 61 процент меньше, чем при полете в воздухе.
Недавно российские и казахские инженеры создали гексакоптер с четырьмя ногами и разработали для него алгоритм, позволяющий ходить после приземления.
При этом не потребуется демонтаж и разборка
Инженеры GE Aerospace Research разработали мягкого робота Sensiworm для обследования технического состояния авиационных двигателей. Робот способен ползать подобно гусенице по вертикальным поверхностям и даже потолку, передавая оператору видеоизображение в реальном времени. С помощью Sensiworm технические специалисты смогут оценивать текущее состояние авиамоторов без необходимости их демонтажа с самолета, сообщает New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Современные турбовентиляторные двигатели требуют регулярного обслуживания. Они состоят из огромного количества деталей, тщательно изучить состояние которых без снятия двигателя с самолета даже с помощью эндоскпов (бороскопов) порой невозможно. При этом демонтаж мотора и его последующая разборка занимают много времени, в течение которого самолет простаивает на земле. Поэтому инженеры давно работают над альтернативными способами обследования авиадвигателей изнутри без их демонтажа. Одна из таких разработок принадлежит инженерам исследовательского отдела компании General Electric GE Aerospace Research, которые совместно с сотрудниками Университета Бингемтона разработали мягкого робота Sensiworm (Soft ElectroNics Skin-Innervated Robotic Worm) для обследования технического состояния авиационных двигателей изнутри. Вытянутый корпус Sensiworm состоит из мягкого полимерного материала, который способен растягиваться и сокращаться с помощью источника давления. Способ передвижения Sensiworm напоминает движения гусеницы пяденицы. Робот может передвигаться не только по горизонтальным и вертикальным поверхностям, но также и по потолку. Для этого он использует две присоски, расположенные в передней и задней части корпуса. Таким образом Sensiworm может добраться до труднодоступных мест внутри двигателя, включая лопатки компрессоров и турбин. https://www.youtube.com/watch?v=_Mks06p0KVo Внутри автономной версии Sensiworm, помимо собственных источников питания, давления и бортового компьютера, находится камера с источником света, а также другие сенсоры, необходимые сервисным специалистам. Робот может автоматически обнаруживать и обходить препятствия (технических деталей того, как это происходит, разработчики пока не сообщают). По словам создателей Sensiworm, робот должен выполнять роль дополнительных глаз и ушей, исследуя внутренности авиадвигателей на предмет неисправностей, коррозии и повреждения теплоизоляционного покрытия. Разработчики считают, что в будущем он сможет не только передавать изображение интересующих участков в реальном времени, выполняя роль продвинутого варианта бороскопа, но и сможет производить мелкий ремонт. Внутренней инспекции требуют не только такие сложные устройства как авиадвигатели, но даже трубопроводы. Китайские инженеры разработали миниатюрного робота для инспекции внутреннего состояния трубопроводов диаметром меньше сантиметра. Робот состоит из цилиндрических модулей, приводимых в движение актуаторами на основе диэлектрических эластомеров.