Робот «Флоати» парит на ветру, как птица, сохраняя устойчивость без пропеллеров.

Современные летательные аппараты сталкиваются с компромиссом: дроны с пропеллерами, например, очень маневренны и способны зависать в воздухе; однако они потребляют много энергии. Самолеты, с другой стороны, имеют неподвижные крылья, что позволяет им летать очень эффективно. Недостаток: они не могут оставаться в воздухе, как пустельга, высматривающая добычу.

Ученые из Института интеллектуальных систем им. Макса Планка (MPI-IS) в Тюбингене и Штутгартского университета создали летающего робота, способного менять форму, под названием «Floaty». Робот может эффективно летать и сохранять устойчивость в воздухе. Результаты работы ученых были опубликованы в журнале npj Robotics .

Вдохновением для создания Floaty послужили птицы, которые могут планировать и оставаться в воздухе, используя воздушные потоки и просто корректируя положение крыльев. Как и эти животные, Floaty не использует пропеллеры для удержания в воздухе.

На видео показано, как робот летает в аэродинамической трубе со скоростью до 10 м/с. Floaty использует быстро поднимающийся снизу поток воздуха и быстро меняет положение четырех подвижных закрылков на верхней части своего корпуса. Вращая эти регулируемые закрылки, робот управляет потоком воздуха вокруг себя, изменяя сопротивление воздуха.

Это позволяет Floaty сохранять равновесие, даже если воздух толкает его вбок, — без необходимости активного движения и высокого энергопотребления. На основе многочисленных экспериментов в аэродинамической трубе, Floaty использует разработанную аэродинамическую модель для точного управления и удержания на месте. Он успешно восстанавливается после физических толчков и ветровых возмущений.

«Мы считаем, что наша работа открывает новые возможности для создания более эффективных и экологичных летающих роботов», — говорит Гадир Эльмкаиэль, первый автор публикации и аспирант группы обучающихся и динамических систем в Институте Макса Планка-Имана. «Вместо того чтобы полагаться на двигатели, создающие тягу, Floaty показывает, что роботы могут использовать силу ветра, подобно птицам, — экономя много энергии и оставаясь при этом управляемыми».

Изначально самой большой проблемой было обеспечение естественной устойчивости робота, чтобы он не переворачивался, и при этом сохранение простоты управления. Во время первых испытаний в аэродинамической трубе первоначальная плоская форма Floaty приводила к его опрокидыванию набок вместо того, чтобы он выравнивался. Чтобы исправить это, исследователи внесли два ключевых изменения в конструкцию: они понизили центр тяжести робота и переработали жесткие закрылки, добавив точный изгиб. Благодаря этим изменениям Floaty теперь обладает естественной устойчивостью и автоматически корректирует свой баланс в воздухе.

«Наш робот Floaty может быть полезен во многих реальных ситуациях, где наблюдаются восходящие потоки воздуха», — говорит Михаэль Мюлебах, руководитель группы обучающих и динамических систем и соавтор публикации. Он приводит несколько примеров: «Floaty мог бы осматривать заводские дымовые трубы, где наблюдается сильный восходящий поток воздуха. Потенциально он мог бы работать там с минимальными доработками. Аналогичная технология, возможно, также могла бы помочь в управлении ракетами во время входа в атмосферу или в управлении метеорологическими зондами. Существует множество способов, с помощью которых робот может использовать восходящие потоки воздуха для экономии энергии».

Читать полностью на источнике