Швейцарская роборысь помахала хвостом и подвигала ушами
Швейцарские инженеры представили четвероногую роборысь Dyana, имеющую заметные отличия от большинства проектов робособак. У Dyana есть анимированное лицо реалистичной формы, подвижный хвост, а также более сложно и реалистично устроены задние лапы. О конструкции и возможностях нового робота авторы рассказали на своем YouTube-канале.
Исследования в области ходячих и особенно четвероногих роботов ведутся не первое десятилетие, особенно активно они идут в последние годы. На сегодняшний день часть роботов уже вышли за пределы лабораторий и поступили в продажу. Но почти все они устроены очень похоже: у них четыре двухсекционные ноги, приводимые в движение электродвигателями, и датчики в передней части туловища. Конечно, среди них есть и исключения, такие как гидравлический HyQ или ходяче-колесный робот от Tencent, но они довольно редки. Примечательно, что разработчики четвероногих роботов часто делают в названии или описании отсылки к животным, обычно собакам, но не наделяют их характерными чертами и анатомическими особенностями этих существ.
Разработчики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха с 2020 года разрабатывали реалистичного четвероногого робота-аниматроника Dyana и наконец воплотили его не в виде рендеров, а в «железе». Самое заметное отличие Dyana от других четвероногих роботов заключается во внешнем виде: робот выполнен в виде рыси с головой, хвостом и накладными панелями на лапах и туловище, увеличивающими реалистичность. Голова может наклоняться в разные стороны, а кроме того, на ней есть подвижные уши и анимированные глаза, выполненные в виде экранов. Глаза реалистично меняют направление взгляда и периодически моргают.
Главное конструкционное отличие Dyana от Spot и других четвероногих роботов заключается в задних ногах — они состоят из трех, а не двух, сегментов. Верхний и нижний сегмент механически связаны между собой так, что при движении они всегда находятся под одним углом друг к другу. Все сегменты приводятся в действие сервоприводами в основании ног.
На текущий разработчики показали только как робот двигает ногами, будучи закрепленным на постаменте, но не продемонстрировали реальную ходьбу. Согласно расчетам, аккумулятора робота хватает на примерно полчаса ходьбы.
В области аниматроники также известны инженеры из компании Festo. На протяжении последних лет они неоднократно показывали различных реалистичных роботов: летучую лисицу и паука, кенгуру, а также плавающую и летающую медузу. Также больших успехов в аниматронике достигли инженеры из Disney, но они специализируются на человекоподобных роботах.
Григорий Копиев
Его система управления автоматически находит оптимальные точки в воздушных потоках
Инженеры разработали алгоритм управления для беспилотников самолетного типа, который позволяет парить на восходящих воздушных потоках, расходуя в 150 раз меньше энергии, чем при активном полете с работающим двигателем. Алгоритм отслеживает и подстраивается под непрерывно изменяющиеся воздушные потоки, сохраняя высоту. Препринт доступен на arXiv.org. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Беспилотники самолетного типа более энергоэффективны, чем мультикоптеры. Благодаря крыльям они способны преодолевать большие дистанции и могут гораздо дольше находиться в воздухе. Причем эти параметры могут быть увеличены за счет парения — планирующего полета, в котором аппарат использует восходящие воздушные потоки для удержания в воздухе без использования тяги двигателей, аналогично тому, как это делают некоторые птицы. Группа инженеров под руководством Гвидо де Круна (Guido de Croon) из Делфтского технического университета разработала систему управления, которая позволяет беспилотникам самолетного типа без какой-либо предварительной информации о поле ветра самостоятельно находить оптимальные точки в восходящих воздушных потоках и использовать их для длительного парения с минимальным расходом энергии. В системе управления вместо обычного ПИД-регулятора используется метод инкрементальной нелинейной динамической инверсии, контролирующий угловое ускорение, подстраивая его под желаемые значения. Система управления может без изменения настроек работать и в режиме парения, и при полете с включенным двигателем во время поиска новых оптимальных точек в воздушных потоках или для компенсации резких порывов ветра. Для поиска оптимальных точек в поле ветра, в которых скорость снижения полностью компенсируется восходящим потоком воздуха, применяется алгоритм имитации отжига. Он случайно выбирает направления в пространстве пытаясь найти такую точку, в которой беспилотник может устойчиво лететь с минимально возможной тягой двигателя. Для тестов инженеры построили 3D-печатный прототип на основе модели радиоуправляемого самолета Eclipson model C. Он имеет размах крыла 1100 миллиметров и массу 716 грамм вместе с аккумуляторной батареей. В качестве полетного контроллера применяется Pixhawk 4. Помимо установленного под крылом и откалиброванного в аэродинамической трубе сенсора скорости, беспилотник имеет GPS-модуль для отслеживания положения во время полетов на открытом воздухе. В помещении применяется оптическая система Optitrack. Испытания проводились в аэродинамической трубе, возле которой установили наклонную рампу, для создания восходящего воздушного потока. Прототип запускали в воздушном потоке сначала на ручном управлении, после чего включали автопилот. Разработчики провели эксперименты двух типов. В первом они постепенно изменяли скорость воздушного потока от 8,5 до 9,8 метров в секунду при фиксированном угле наклона рампы. Во втором эксперименте скорость воздушного потока оставалась неизменной, зато менялся угол установки подиума. В обоих случаях алгоритм системы управления быстро находил в поле ветра точки, в которых мог поддерживать планирующий полет в течение более чем 25 минут, лишь изредка задействуя тягу двигателя в среднем лишь на 0,25 процента от максимальной, хотя при таких значениях воздушного потока для поддержания обычного полета требуется около 38 процентов. При изменении поля ветра из-за изменившегося угла наклона рампы или скорости воздушного потока алгоритм успешно находил и удерживал новое положение равновесия. В будущем инженеры планируют провести испытания на открытом воздухе. https://www.youtube.com/watch?v=b_YLoinHepo Американские инженеры и планетологи предложили использовать планер, способный длительное время держаться в воздухе за счет восходящих потоков и термиков, для изучения каньонов Марса. Предполагается, что такие аппараты с надувными разворачиваемыми крыльями могут стартовать с аэростата или дирижабля и затем планировать в атмосфере Марса от 20 минут до суток.