Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), обычно называемые дронами, в настоящее время используются для захвата изображений и выполнения широкого спектра миссий в условиях открытого воздуха. Хотя в настоящее время существует несколько конструкций БПЛА с различными преимуществами и характеристиками, большинство обычных воздушных роботов являются недоактивированными, что означает, что у них меньше независимых приводов, чем их степеней свободы (DoF).
Системы с недостаточным приводом часто более экономичны и могут управляться с использованием более простых стратегий управления, чем системы с избыточным приводом (т. е. роботы, имеющие больше независимых приводов, чем их DoF). Тем не менее, они часто менее надежны и не способны точно контролировать свое положение и ориентацию.
Исследователи из Баскского исследовательского и технологического альянса Tecnalia (BRTA) в Испании недавно разработали нового сверхактивированного воздушного робота, который может самостоятельно контролировать положение и ориентацию своего основного корпуса. Этот робот, представленный в статье опубликовано в Робототехника и автономные системыимеет четыре квадрокоптера, которые совместно несут его центральное тело.
«Наша недавняя работа была вдохновлена необходимостью расширить границы возможностей БПЛА за пределы пассивных задач наблюдения, чтобы помочь автоматизировать задачи, которые в настоящее время опасны или дороги, такие как работа на высоте или в удаленных местах», — рассказал TechXplore соавтор статьи Иманол Ириарте. «Мы стремились разработать систему, которая могла бы активно взаимодействовать со своей средой, выполняя такие задачи, как транспортировка грузов, совместное строительство, контактный осмотр или обслуживание инфраструктур».
Основной целью недавней работы Ириарте и его коллег в Tacnalia было разработать воздушный робот с несколькими приводами, способствующими созданию его тяги, который мог бы независимо контролировать положение и ориентацию своего центрального тела. Разработанный ими робот состоит из основного тела, соединенного с четырьмя квадрокоптерами через пассивные универсальные шарниры.
«Квадрокоптеры совместно несут основной корпус, что позволяет независимо управлять шестью степенями свободы основного корпуса, позволяя роботу выполнять сложные маневры и взаимодействовать с окружающей средой более ловко», — пояснил Ириарте. «Ключевыми преимуществами нашей системы являются ее высокая управляемость, ее способность взлетать и приземляться на наклонных поверхностях, а также ее возможности управления вектором тяги».
В дополнение к своему воздушному роботу исследователи также разработали специальный алгоритм управления, который преобразует запрошенные положения и ориентации основного корпуса в команды угловой скорости для 16 пропеллеров робота. Этот алгоритм также эффективно отклоняет внешние помехи, тем самым еще больше улучшая управление роботом.
«Наш воздушный робот может автономно отслеживать шесть степеней свободы своего основного корпуса, используя только пассивные механизмы, что изначально невозможно для обычных мультироторных аппаратов с недостаточным приводом», — сказал Ириарте. «Практические применения робота могут быть многочисленными, включая транспортировку грузов, совместное строительство, контактный осмотр или обслуживание инфраструктур».
Ириарте и его коллеги уже оценили своего робота в серии тестов, проведенных как в симуляции, так и в реальных условиях на открытом воздухе. Они обнаружили, что их робот может автономно отслеживать 6 DoF своего центрального тела, что недостижимо для обычных БПЛА.
В будущем робот исследователей может быть улучшен и протестирован в более широком диапазоне реальных условий. В конечном итоге его можно будет использовать для решения различных сложных задач, требующих высокоточного управления и отслеживания.
«В наших следующих исследованиях мы планируем повысить уровень автономности робота и улучшить производительность и надежность системы, а также изучить варианты архитектуры, более подходящие для конкретных задач», — добавил Ириарте.
Воздушный робот, снятый во время внешнего полета. Изображение: Iriarte et al. (теги для перевода)новости о высоких технологиях