США впервые одобрили полеты малых дронов под полностью удаленным наблюдением
Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) выдало компании American Robotics первое разрешение на работу гражданских мультикоптеров без необходимости в операторе или наблюдателе поблизости. Они смогут взлетать из стационарного терминала и садиться обратно без необходимости в человеческой помощи, однако каждый полет все равно должен проходить под присмотром удаленного оператора, сообщается в пресс-релизе компании.
В последние несколько лет появилось множество небольших беспилотных мультикоптеров с доступной ценой. Это привело к тому, что они набрали большую популярность среди обычных людей и бизнеса. Эти летательные аппараты способны подниматься на сотни метров и даже несколько километров — то есть работать в общем пространстве с самолетами и вертолетами. Однако до недавнего времени в законодательстве большинства стран не было отдельных правил для малых дронов, поэтому они находились либо под запретом, либо в «серой зоне», либо требовали множества согласований перед полетом, что затрудняло их реальное применение.
FAA несколько лет разрабатывает правила, регулирующие полеты малых беспилотников (от 250 грамм до 25 килограмм), и до недавнего времени компании, разрабатывающие и применяющие дроны, сталкивались с тремя основными запретами: на полеты ночью, над людьми и за пределами прямой видимости оператора. В качестве исключений FAA несколько лет выдавало отдельные разрешения на полеты в таких условиях, а недавно приняло новые правила, разрешающие полеты над людьми и ночью при наличии системы удаленной идентификации и выполнении других условий. Полеты за пределами прямой видимости оператора или отдельного наблюдателя по-прежнему находятся под запретом и возможны только при наличии отдельного разрешения, но пока FAA выдавало его либо на отдельные полеты, либо при наличии человека неподалеку. К примеру, Skydio получила разрешение на осмотр мостов дронами, но оператор должен находиться не дальше 457 метров от аппарата.
Теперь FAA впервые разрешила компании American Robotics полностью удаленную работу дронов.
Согласно разрешению, компания сможет запускать дроны без необходимости в операторе или других людях в зонах взлета, полета и посадки. Тем не менее, полностью автономными полеты не будут, потому что перед каждым полетом удаленный оператор должен будет оценить состояние летательного аппарата и обстановку в воздушном пространстве вокруг него.
Компания планирует использовать разрешение для работы своего терминала для дронов Scout. Он представляет собой контейнер с раскрываемой крышей и подъемной взлетной площадкой, и работает вместе с квадрокоптером, оборудованным камерой. Перед взлетом контейнер раскрывает крышу и поднимает площадку с дроном, одновременно отслеживая наличие других летательных аппаратов акустической системой слежения, работающей в радиусе 3,2 километра. Полет и посадка тоже происходят в автоматическом режиме, а после посадки терминал заряжает аккумулятор дрона и передает собранные данные оператору.
Пока разрешение выдано лишь одной компании, но если этот эксперимент будет признан удачным, в дальнейшем его смогут получать и другие, что фактически легализует автономные терминалы для дронов, которые можно устанавливать в удаленной от людей местности. Подобные устройства разрабатывают разные компании, в том числе российские — в декабре свою версию автономного терминала для дронов представила компания Gaskar Group. Он оборудован системой замены и зарядки аккумуляторов, метеостанцией и системой климат-контроля, поддерживающей заданную температуру и влажность.
Григорий Копиев
Он может сам подключаться к зарядной станции
Инженеры разработали дешевое решение для автономной подзарядки электрических мультикоптеров. Система под названием AutoCharge представляет собой зарядную станцию с коннектором, оснащенным электромагнитом. Дрон также оснащается магнитным коннектором, размещенном на конце гибкого шнура. При сближении дрона со станцией, коннекторы притягиваются друг к другу, обеспечивая надежное электрическое соединение на время зарядки батареи. Препринт статьи опубликован на сайте arxiv.org. На сегодняшний день мультикоптеры — наиболее популярный тип беспилотных летательных аппаратов. Однако при всех достоинствах, дроны, построенные по этой схеме, обладают ключевым недостатком, который заключается в относительно невысокой продолжительности полета. Для большинства существующих моделей оно не превышает получаса. Увеличение количества батарей на борту приводит к утяжелению дрона и снижению массы полезной нагрузки, которую он способен нести. Например, квадрокоптер US-1, созданный компанией Impossible Aerospace способен на одном заряде провести в воздухе целых два часа и пролететь около 75 километров, но его собственная масса при этом составляет 7,1 килограмма, а полезная нагрузка массой всего лишь 1,3 килограмма снижает время полета со 120 минут до 78. Другой подход к увеличению времени полета дрона — использовать системы автоматической замены или подзарядки батарей в формате зарядных станций, расположенных на пути беспилотника. Однако существующие на сегодняшний день решения (гнезда дронов) не универсальны, имеют сложную конструкцию и высокую стоимость. Кроме того, от мультикоптера обычно требуется точная посадка на платформу, что не всегда легко реализовать на открытом воздухе. Группа инженеров под руководством Джузеппе Лоянно (Giuseppe Loianno) из Нью-Йорского университета разработала простое и дешевое решение AutoCharge для автономной подзарядки дронов любого размера. Оно представляет собой небольшую док-станцию на верхней части которой располагается электрический коннектор, совмещенный с электромагнитом. К дрону крепится гибкий шнур, один конец которого подсоединен к схеме питания батареи дрона, а на другом конце располагается коннектор с постоянным магнитом. Когда батарея беспилотника разряжается ниже порогового значения, он подлетает к зарядной станции. Свободно свисающий на конце шнура магнитный коннектор дрона оказывается в зоне действия магнитного поля электромагнита, встроенного в коннектор на док-станции, притягивается к нему и происходит их стыковка. Правильному и надежному соединению также способствуют отверстия, расположенные на коннекторе док-станции и выступающие штифты на коннекторе дрона. После успешного соединения электромагнит, встроенный в док-станцию, отключается и начинается зарядка батареи дрона. В этот момент дрон может приземлиться рядом или продолжать выполнять задачи в воздухе. После восполнения заряда батареи беспилотник может продолжать полет. Для этого он механически отсоединяет свой коннектор от зарядной станции, на которой с небольшой задержкой снова включается электромагнит, для выполнения следующей стыковки. По словам разработчиков, такая схема зарядки проста, подходит для дронов разных размеров и не требует использования сложных алгоритмов и механизмов для точной посадки, а стоимость док-станции с выполненным с помощью 3D печати корпусом не превышает 50 долларов. Длина шнура может подбираться в зависимости от задач. Например, если дрону не требуется находиться в воздухе во время зарядки, шнур может быть коротким. Это снижает массу дрона и повышает эффективность зарядки, а также почти не влияет на точность управления в полете. https://www.youtube.com/watch?v=6xYvI-qIe3M&t=11s Разработчики провели эксперимент, в ходе которого тестовый квадрокоптер действовал полностью автономно. После полетов по заданной траектории и уменьшения напряжения батареи до минимума дрон подключался к зарядной станции. Зарядив батарею, беспилотник отсоединял коннектор и вновь продолжал полет до очередного разряда. Эксперимент продолжался в течение десяти часов. В будущем инженеры планируют добавить возможность использовать систему зарядки AutoCharge без предварительного знания о местоположении зарядной станции, полагаясь лишь на бортовые камеры дрона для ее визуальной локализации. В случае если необходимо выполнять полеты дольше нескольких часов, дроны-квадрокоптеры оснащают гибридной силовой установкой. В такой схеме беспилотник использует электромоторы для вращения винтов, но энергия для них вырабатывается двигателем внутреннего сгорания. Например, в 2018 году китайские инженеры продемонстрировали полет шестироторного мультикоптера, оснащенного ДВС и аккумуляторами, в ходе которого дрон продержался в воздухе 7 часов и 17 минут.