БПЛА опановують високоточні завдання в польоті
Дослідники з Університету Вестлейк у Китаї розробили систему FlyingToolbox, яка дозволяє мікродронам (MAVs) обмінюватися інструментами під час польоту з точністю до сантиметра, навіть при сильномі вітрі. Ця інновація обіцяє повністю трансформувати процес виконання небезпечних завдань, таких як обслуговування висотних будівель, реагування на надзвичайні ситуації та промислове будівництво, де доступ для людини ризикований або взагалі неможливий.
Тривалий час польоти БПЛА у щільних формаціях ускладнював “downwash” – потужний низхідний потік повітря від пропелерів. Коли один дрон зависає безпосередньо над іншим, швидкість повітря може перевищувати 13 м/с, створюючи силу до 25 ньютонів (40% ваги дрона). Раніше така турбулентність обмежувала точність стикування до 6-8 см, що робило обмін предметами у повітрі ненадійним.
Система FlyingToolbox руйнує ці обмеження. Вона поєднує два спеціалізовані мікродрони: нижній “toolbox” дрон, що переносить кілька предметів на еластичних тросах, та верхній “manipulator” дрон із роботизованою рукою. Натхненням для такої комбінації стала робота хірургічної команди, де медсестра подає інструменти лікарю. Така співпраця забезпечує безперебійний робочий процес у повітрі.
В основі системи знаходиться нейромережева модель, яка прогнозує та компенсує порушення, спричинені низхідним потоком повітря, у режимі реального часу. За допомогою візуального відстеження QR-коду дрони досягають точного вирівнювання навіть в умовах атмосферної турбулентності. Стикування відбувається за допомогою електромагнітних з’єднувачів з еластичними тросами, які поглинають похибки вирівнювання та забезпечують надійну передачу інструментів.
Під час тестування система досягла точності стикування 0,80 ± 0,33 см навіть при швидкості downwash до 13,18 м/с. FlyingToolbox успішно виконала 20 послідовних випробувань стикування, зберігаючи точність і повторюваність. Це суттєво перевищує можливості попередніх систем.
Експерименти варіювалися від стаціонарного обміну інструментами до послідовностей з дронами у русі. Багатоетапні завдання імітували реальні сценарії, такі як послідовні ремонти, зі 100% успіхом. Надійність системи проявилася у формаціях на зависанні, де БПЛА розподіляли роботу як скоординована команда.
Хоча випробування проводилися в контрольованих лабораторних умовах, дослідники вважають, що технологію можна адаптувати для реальних умов, дозволяючи дронам виконувати автономне дозаправлення, доставку матеріалів та обмін інструментами у польоті. Такі досягнення можуть трансформувати використання безпілотників у промисловому обслуговуванні, будівництві та ліквідації наслідків катастроф, дозволяючи кільком дронам спільно працювати у повітрі як єдиний механізм, здатний виконувати складні скоординовані місії.
Команда Університету Вестлейк продовжує вдосконалювати систему FlyingToolbox. Майбутні оновлення передбачають сумісність з кількома інструментами, вдосконалення роботизованих маніпуляторів з більшою свободою рухів та алгоритми, стійкі до впливу повітряних потоків.
Проєкти, такі як FlyingToolbox і платформа розробки ШІ для БПЛА від QuData, відображають більш широкий тренд у сучасній робототехніці – перехід до адаптивних, багатофункціональних систем, які можуть автоматично підлаштовуватися під різні умови та завдання. Ця еволюція поєднує точне машинобудування, розумне управління та швидке прийняття рішень у реальному часі, підвищуючи ефективність та стійкість у різних галузях промисловості.
Інженери QuData вдосконалюють технології навігації та координації для середовищ, де не працює GPS-сигнал, забезпечуючи працездатність дронів навіть у разі втрати супутникового сигналу, наприклад у зонах стихійних лих, міських каньйонах або підземних приміщеннях. Ці системи відіграють важливу роль у реагуванні на надзвичайні ситуації, моніторингу інфраструктури та місіях повітряної підтримки, де автономність і ситуаційна обізнаність можуть мати вирішальне значення. Разом такі розробки розширюють межі можливостей автономної повітряної робототехніки в реальних умовах.