Американские инженеры разработали орнитоптер, использующий в полете движения крыльев, похожие на те, которые совершают колибри. Одна из особенностей робота заключается в том, что он может обнаруживать препятствия или приближение к полу, ориентируясь исключительно на изменение силы тока в электродвигателях, приводящих в движение крылья. Инженеры описали разработку в трех статьях (1, 2, 3), которые будут представлены на конференции ICRA 2019.
Отметим, что колибри давно известны своей уникальной техникой полета, позволяющей им совершать маневры, недоступные многим другим птицам, например, зависать на месте, а также двигаться вверх, вниз или даже назад. Секрет такой прыткости заключается в том, что во время полета крыло колибри постоянно находится в расправленном положении и описывает в воздухе восьмерку во время каждого цикла, производя подъемную силу при движении как вперед, так и назад.
Синьянь День и ее коллегам из Университета Пердью удалось создать робота, использующего в полете похожие движения. Как сообщается, устройство имеет симметричный корпус с двумя электродвигателями постоянного тока. Каждый двигатель связан с верхней жесткой балкой, на которой закреплено мягкое полимерное крыло. Во время полета крылья робота совершают колебания на частоте 34 герца, что сравнимо с частотой взмахов крыльев настоящих колибри.
В ходе демонстрационных испытаний инженеры показали, как новоявленный махолет может зависать в воздухе и перемещаться в нужную точку. Кроме того, они продемонстрировали способность конструкции и ее алгоритмов справляться с нештатными ситуациями: на видео можно видеть, как робот совершает стабильный полет при разной длине крыльев и даже при разрушении конца крыла прямо в полете.
Однако это еще не все способности устройства: наиболее интересная особенность робокалибри заключается в механизме изучения окружающей обстановки с помощью электродвигателей, созданном на базе алгоритма, который отслеживает ток, потребляемый двигателями. На основании получаемых данных орнитоптер может определять близость к полу благодаря возникающей дополнительной подъемной силе из-за экранного эффекта и летать на одной высоте независимо от рельефа без использования каких-либо датчиков.
Помимо этого, устройство может обнаруживать столкновение с препятствием и его примерное расположение относительно корпуса, отслеживая соотношение тока на обоих двигателях и его резкое изменение на одном из них.
Напоследок отметим, что в нынешней реализации робот получает энергию и команды через провод, а его положение отслеживается с помощью внешних камер и инфракрасных маркеров. В то же время, инженеры отмечают, что во время испытаний робот поднимал в воздух груз массой, превышающей его собственную, а потому в перспективе его можно будет оснастить оборудованием, необходимым для автономного полета.
Источник: N+1