Мягкий винт и отскок позволили дрону не упасть после столкновения

Инженеры из Японии, Вьетнама и США разработали мягкий пропеллер для дронов, позволяющий им оставаться в воздухе даже после столкновений с другими предметами. Они также научили дрон отскакивать от препятствия, чтобы стабилизировать полет на безопасной дистанции от него. Статья опубликована в IEEE Transactions on Robotics.

Дроны-мультикоптеры держатся в воздухе за счет быстро вращающихся винтов. Это дает им большую подъемную силу, но представляет опасность как для самого дрона, так и для окружающих людей. Во-первых, при столкновении винта с препятствием полет дестабилизируется и дрон может упасть на землю. Этого можно избежать с помощью датчиков препятствий или механической защиты вокруг пропеллеров. Но оба способа увеличивают массу дрона, а датчики делают его дороже. Во-вторых, быстро вращающиеся винты могут травмировать человека при столкновении. Против этого, помимо датчиков и механической защиты, предлагают использовать и другие приспособления, например, дополнительный контур вокруг пропеллера, успевающий остановить винт до того, как он столкнулся с кожей.

Ван Ан Хо (Van Anh Ho) из Японского национального института передовых промышленных наук и технологий и его коллеги разработали для дронов гибкий винт, позволяющий снизить последствия от столкновения с препятствиями, не используя дополнительные приспособления. Инженеры вдохновились строением крыла стрекозы. В его середине есть узелок (nodus), состоящий из эластичного белка резилина. Этот узелок выполняет роль петли, позволяющей крылу при ударе складываться, а также частично поглощает удар.

Винт, разработанный инженерами, состоит из комбинации жестких и мягких частей. Основу винта составляет жесткий фрагмент, на края которого есть вставка их эластомера. Она поглощает удар и смягчает воздействие на остальные части винта. А между валом и основой винта находится искусственный аналог узелка стрекоз. Он тоже выполнен из эластомера и может изгибаться. Кроме того, через него проходят «сухожилия», укрепляющие конструкцию.

Помимо винта инженеры разработали алгоритм, помогающий дрону справляться со столкновениями. После того как столкновение произошло, дрон начинает выравнивать положение не сразу же, а отскакивает от препятствия, чтобы начать стабилизацию на безопасном расстоянии от него. Эксперименты показали, что стабилизация занимает 0,46 секунды, и это не приводит к падению на пол, если дрон столкнулся на высоте двух метров и выше. А в ролике можно увидеть, как винт продолжает вращаться даже после десяти столкновений.

Ранее мы рассказывали о дроне, в котором вся рама сделана из эластичного материала с конструкцией типа оригами. Это позволяет складывать его и улучшает устойчивость к столкновениям.

Григорий Копиев