Дрону збільшили швидкість махання крилами та навчили сальто

Інженери замінили крила орнітоптера на м’які актуатори і так навчили його складним трюкам та захистили від зіткнень. Нові крила можуть махати зі швидкістю майже 500 разів на секунду, наділяючи дрон стійкістю відносно інших дронів або людей, а важить орнітоптер всього 0,6 грама - майже як великий джміль. У майбутньому вчені планують зробити свого робота схожим на бабку, повідомляється у статті, опублікованій у IEEE Transactions on Robotics.

Massachusetts Institute of Technology (MIT)

Навіщо дрону сальто?

Комахи вміють бути на диво акробатичними та стійкими в польоті завдяки двом факторам. Вмінню орієнтуватися у повітряному просторі, завдяки візуальній навігації, де складні очі комах здатні вловлювати розбіжності оптичного потоку та «заміряти» зміни у середовищі. А також завдяки своїм крилам, які є досить пластичними і при цьому міцними, що дає змогу виконувати швидкі маневри, уникаючи перешкод або не втрачаючи орієнтацію від зіткнення з товаришами. Дронам також не завадили б такі вміння, а особливо мікролітальним апаратам (MAV), яким поки необхідні широкі відкриті простори, адже їхньої маневреності та кмітливості недостатньо, щоб переміщатися в обмеженому простор та витримувати зіткнення в натовпі.

Які крила розробили вчені?

Зазвичай інженери для таких дронів використовують невеликі жорсткі приводи з п’єзокераміки, однак вони досить крихкі, враховуючи, що, наприклад, джмелі, яких наслідують орнітоптери, зіштовхуються зі своїми родичами у польоті маже щосекунди. Для свого робота у новій роботі вчені вирішили застосувати м’які актуатори із діелектричного еластомеру, з тонкими гумовими циліндрами, вкритими вуглецевими нанотрубками. Під напругою трубки стискають і подовжують гумовий циліндр, що дає змогу крилам дрона швидко битися - майже 500 разів на секунду. Так, за словами інженерів, він може виконувати агресивні маневри на кшталт сальто, всього за 0,16 секунди, а також зависати у повітрі та швидко оговтуватися після зіткнення. Орнітоптер важить всього 665 міліграмів, як великий джміль, але має високу підіймальну силу, розвиваючи швидкість підйому до 70 сантиметрів на секунду.

Така піддатливість та водночас стійкість дає змогу роботу безпечно врізатися у перешкоди, що стане у пригоді для складних динамічних середовищ. Інженери сподіваються використовувати рій своїх роботів для запилювання посівів або пошуку і порятунку постраждалих в надзвичайних ситуаціях, адже рій невеликих дронів є набагато ефективнішим за один - вони можуть швидко обстежити велику площу зовсім різної території та умов.

Раніше ми вже писали, як дрони вчаться у комах, вивчаючи зорову систему бджіл, а також підглядаючи за жуками носорогами, крила яких навіть не зупинили дрон після зіткнення.