Дрон научился цепляться за ветки и висеть на них

Haijie Zhang et al. / IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2020
Американские инженеры сделали захват для дрона, позволяющий ему зацепляться за ветку или другие объекты и выключить двигатели для экономии энергии. В отличие от других подобных разработок, новый захват активируется пассивным образом без мотора — за счет бистабильной конструкции и силы столкновения с объектом, который нужно зажать. Статья опубликована в IEEE/ASME Transactions on Mechatronics.
Мультикоптеры удобны в производстве и управлении, но довольно неэффективны: из-за этого максимальная длительность полета электрического мультикоптера, как правило, составляет около получаса, хотя в некоторых моделях она выше — до примерно часа. Единственные способы сэкономить энергию — сесть на землю или зацепиться за какой-нибудь объект, с которого, к тому же, можно продолжать съемку.
Разработки, позволяющие дронам передохнуть на каком-либо объекте, уже существуют: в прошлом году мы рассказывали о дроне с ногами, которыми он может обхватывать ветку или другой объект, а затем выключить двигатели. У этой разработки было два недостатка. Во-первых, при захвате и высвобождении ветки дрон тратит энергию на то, чтобы двигать ноги. Во-вторых, он не может зацепляться за выступы, которые нельзя обхватить вокруг.
Инженеры под руководством Цзяньго Чжао (Jianguo Zhao) из Университета штата Колорадо придумали новую конструкцию захвата для дрона, лишенную этих недостатков. Ее главная особенность заключается в том, что активация захвата происходит механически, без необходимости в электромоторе. Разработчики добились этого, использовав в захвате бистабильную структуру. Такие структуры могут перемещаться в некотором диапазоне, в котором есть две точки с минимумом потенциальной энергии. Если такую структуру вывести из одного из двух стабильных состояний с минимумом потенциальной энергии и перевести через максимум, она самостоятельно устремится ко второму стабильному состоянию. В робототехнике такие структуры часто используются для создания небольших примитивных подвижных роботов, но авторы новой статьи нашли ей применение для дрона.
Разработчики проверили работоспособность конструкции экспериментально, собрав прототип такого дрона на базе квадрокоптера. Большую часть деталей захвата они напечатали на 3D-принтере. Сила активации захвата равна 0,41 ньютона. Масса захвата равна восьми граммам, а суммарная масса дрона вместе с ним составляет 40 граммов. Инженеры успешно протестировали дрон, показав, что он может закрепляться на предметах, обхватывая их вокруг и зажимая захват по бокам от них, а также может взять предмет из руки и перевезти его в нужное место.
Ранее мы рассказывали о другом дроне, способном закрепляться на предметах и выключать моторы. Для этого он использует микрошипы, сцепляющиеся с шероховатыми поверхностями.
Григорий Копиев