Справжній трансформер: дрон змінює форму в польоті
Інженери з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) створили справжнього “трансформера” – прорив у галузі робототехніки для використання як у повітрі, так і на землі. Робот під назвою ATMO (скорочено від Aerially Transforming Morphobot) здатен змінювати форму просто в повітрі, перетворюючись із літаючого дрона на наземний всюдихід. Такий інноваційний підхід вирішує давню проблему гібридних роботів: втрату мобільності або застрягання на пересіченій місцевості під час трансформації вже після приземлення.
Унікальна здатність ATMO плавно перемикатися між режимами – без пауз та потреби в ідеально рівній поверхні для приземлення – суттєво підвищує його маневреність і надійність. Це відкриває широкі перспективи для застосування, зокрема в автономній доставці, дослідженні складних рельєфів або реагуванні на надзвичайні ситуації.
Механізм трансформації ATMO вражає: чотири повітряні двигуни мають захисні кожухи, які також виконують функцію коліс під час руху по землі. Уся трансформація здійснюється за допомогою одного центрального мотора, який точно регулює положення рушіїв, піднімаючи їх вгору для режиму польоту або опускаючи вниз для руху на землі.
Як пояснює Іоанніс Мандраліс (Ioannis Mandralis), аспірант кафедри аерокосмічної інженерії Caltech і провідний автор дослідження, дизайн робота був натхненний природою та імітує поведінку тварин, які пристосовуються до різних типів руху. Таке перетворення в повітрі відкриває значні можливості для покращення автономності та стійкості роботів.
Втім, реалізація трансформації у польоті супроводжується серйозними аеродинамічними труднощами. Поблизу землі потік повітря від двигунів стає турбулентним, а постійно змінювана форма робота лише ускладнює ситуацію. Подолання подібних ефектів – одне з найскладніших завдань, яке вже десятиліттями стоїть перед авіаційною галуззю.
Щоб вирішити ці проблеми, команда Caltech провела низку експериментів у Центрі автономних систем і технологій (CAST), зокрема тестування з датчиками навантаження та візуалізацію потоків диму. Ці дослідження стали основою для розробки складної системи керування ATMO, що використовує метод управління з прогнозуючими моделями (model predictive control). Така система постійно прогнозує майбутню поведінку робота, що дозволяє йому швидко коригувати свої дії і зберігати стабільність під час трансформації. Мандраліс підкреслює, що цей алгоритм управління є найважливішим технічним досягненням проєкту, оскільки має справу з динамічною системою, що раніше не досліджувалося в цьому контексті.
Повне дослідження опубліковане у статті “ATMO: an aerially transforming morphobot for dynamic ground-aerial transition”.
Зазначені інновації дозволяють ATMO виконувати стабільні “динамічні приземлення на колеса”, при цьому його колеса вже знаходяться в положенні, щоб негайно розпочати рух. Такий рівень адаптивності відкриває нову еру універсальних роботизованих систем, які можуть працювати в динамічному середовищі без участі людини. Сфери застосування включають доставку “останньої милі” в міських умовах, дослідження зон лиха та позаземні місії на планетах з нерівним ландшафтом.
Проєкти на кшталт ATMO, поряд із передовими БПЛА-рішеннями від компанії Qudata, підкреслюють ключовий вектор розвитку сучасної робототехніки: створення інтегрованих, багатофункціональних систем, що бездоганно адаптуються до будь-яких умов і завдань. Це дає змогу значно розширити можливості автоматизації та підвищити ефективність роботи в найрізноманітніших сферах.