Американские и китайские инженеры разработали небольшой дрон массой 0,65 грамма и длиной четыре сантиметра. Он держится в воздухе благодаря восьми крыльям, которые приводятся в движение диэлектрическими актуаторами, светящимися во время работы. Также авторы разработали систему из трех смартфонов, позволяющую восстанавливать траекторию полета дрона. Статья опубликована в IEEE Robotics and Automation Letters.
Большинство дронов создается по схеме мультикоптера с вращающимися винтами и имеет размеры в десятки сантиметров. Но есть и направление по созданию микродронов массой порядка долей грамма. В них используется не винты, а крылья, взмахивая которыми дрон создает подъемную силу.
В 2019 году американские инженеры представили дрон массой 0,66 грамма с восемью крыльями, и научили его управляемому полету. Этого удалось достичь благодаря инфракрасной системе отслеживания. Она состоит из небольших сфер-маркеров и камер, которые с высокой точностью отслеживают их положение.
В новой статье группа инженеров, которую возглавлял Юйфэн Чэнь (YuFeng Chen), принимавший участие в работе 2019 года, рассказала о создании похожего по конструкции дрона, но со светящимися актуаторами, которые удалось отслеживать с помощью обычных смартфонов. Важнейшая деталь дрона — модуль с актуатором и двумя крыльями на его торцах, всего в дроне четыре таких модуля. Актуатор состоит из длинной полоски с чередующимися слоями: эластомером и слоем нанотрубок, выступающим в качестве электрода. После создания такой полоски ее сворачивают в рулон. Когда на электродах появляется напряжение они начинают притягиваться друг к другу из-за электрического поля, а поскольку между ними находится эластомер, он деформируется и двигает закрепленные по торцам крылья.
Главное отличие нового актуатора от предыдущей версии заключается в том, что инженеры добавили в верхний слой эластомера электролюминесцентные частицы, которые излучают свет определенного цвета под действием электрического поля. Эксперименты показали, что излучение становится заметным для человека и камер, когда параметры работы актуатора превышают 500 вольт и 400 герц. Инженеры создали актуаторы трех цветов: синего, зеленого и оранжевого.
Инженеры реализовали две системы отслеживания: стандартную с инфракрасными камерами и новую, состоящую из смартфонов. Смартфоны были закреплены так, чтобы снимать дрон с двух боковых сторон и сверху. Во время полетов он управлялся на основе данных с инфракрасной системы отслеживания. После тестов разработчики построили траектории полета с помощью данных с двух систем и сравнили их. Оказалось, что ошибка системы, состоящей из смартфонов, составляет 2,9 миллиметра (среднеквадратичное отклонение) или 7,3 процента от длины дрона.
Пока это лишь прототип, обладающий существенными недостатками. Во-первых, система на основе камер смартфонов не работала в реальном времени, что необходимо для стабильного полета. Во-вторых, дрон получал энергию по проводу, а не из своего аккумулятора.
Питание — это одна из главных нерешенных проблем микродронов. Но в этом направлении все же есть успехи и примечательные работы. Например, в 2018 году инженеры научили дрон массой менее 200 микрограмм с двумя похожими крыльями получать энергию для работы из лазерного луча.
Григорий Копиев
Он может перевозить 272 килограмм груза на расстояние до 555 километров
Словенская компания Pipistrel сообщила об успешном первом полете гибридно-электрического грузового дрона Nuuva V300, беспилотник испытали в режиме висения. Nuuva V300 имеет двухбалочную конструкцию с восемью пропеллерами для вертикального взлета и посадки и одним толкающим винтом в хвосте для горизонтального полета. Он сможет взлетать с неподготовленных площадок и перевозить до 272 килограмм груза на расстояние до 555 километров. Грузовой отсек расположен в центре и имеет объем около трех кубических метров, что позволяет разместить в нем до трех палет с грузом, загрузка происходит через носовую часть фюзеляжа. Позднее в этом году к испытаниям должен приступить второй экземпляр Nuuva V300.