Летающие роботизированные системы уже оказались весьма перспективными для решения многочисленных реальных задач, включая исследование отдаленных территорий, доставку посылок в недоступные места и поиск выживших после стихийных бедствий. В последние годы робототехники и ученые-компьютерщики представили множество конструкций летательных аппаратов, каждая из которых имеет свои преимущества и особенности.

Исследователи из Технологического университета Шарифа в Иране недавно провели исследование, изучающее потенциал летающих роботизированных систем с одним крылом, известных как летательные аппараты с одним крылом. Их статья, опубликованная в Журнале интеллектуальных и робототехнических систем , описывает новый подход, который может помочь лучше контролировать полет этих транспортных средств при их перемещении по окружающей среде.

«Нетрадиционные транспортные средства, вдохновленные природными явлениями, постоянно привлекают внимание инженеров», — рассказал Tech Xplore Афшин Баназаде, один из исследователей, проводивших исследование. «Одна из таких машин, однокрылый летательный аппарат, не является исключением.

«Когда мы начали углубляться в сферу этих транспортных средств, мы обнаружили несколько исследований их динамики. Хотя эти исследования представили некоторые начальные аспекты динамики транспортных средств, они оставили много неизвестных параметров и неясностей, требующих интерпретации. Именно в этот момент наши исследования было возбуждено любопытство, поскольку мы осознали нашу ответственность как членов инженерного сообщества за раскрытие секретов динамики монокрыла посредством внедрения метода идентификации системы».

Проанализировав прошлые исследовательские усилия, направленные на разработку однокрылых летательных аппаратов, Баназаде и его коллеги решили лучше понять сложную динамику, лежащую в основе их функционирования. Они надеялись разработать новые стратегии, которые могли бы улучшить их производительность и позволить исследователям лучше контролировать свои движения в воздухе.

В своей статье они представляют новую конструкцию летательного аппарата с одним крылом, которая объединяет транспортное средство робота в определенном месте, перпендикулярном его крылу и за пределами его поверхности. Эта отличительная конфигурация может улучшить баланс автомобиля, а также упростить его сборку.

«В нашем стремлении определить динамическую модель однокрыла мы разработали комплексный подход, который охватывает методы как частотной, так и временной области», — объяснил Баназаде.

«Наша методология включала сравнение с имитационной моделью, запрограммированной на основе основных физических принципов, управляющих полетом транспортного средства. Приняв этот многогранный подход, мы стремились разработать надежную и точную динамическую модель, которая учитывает различные факторы и сложности, связанные с полетом транспортного средства. однокрылый».

Баназаде и его коллеги провели различные вычислительные анализы и симуляции. Их результаты дают ценную информацию о динамике полета однокрылых транспортных средств, которая может послужить основой для будущих работ в этой области.

«На этапе проектирования контроллера мы столкнулись с серьезной проблемой, связанной с вращательным движением монокрыла, что затрудняло подачу команд аппарату по желанию», — сказал Баназаде. «Нам пришлось разработать метод, аналогичный циклическому управлению, используемому в вертолетах, чтобы эффективно контролировать вращение транспортного средства».

Методика, разработанная этой группой исследователей, была протестирована в серии симуляций и оказалась значительно повышающей устойчивость однокрылых летательных аппаратов во время полета, а также облегчающей контроль их движений. Реальные испытания на физических роботах помогут еще больше подтвердить его эффективность и универсальность.

«Наша недавняя статья охватывает несколько важных аспектов, которые могут послужить ценным руководством для будущих исследователей», — сказал Баназаде. «Во-первых, он представляет комплексную имитационную модель, которая закладывает основу для понимания динамики системы. Во-вторых, мы представляем уникальный и инновационный подход к идентификации, выделяя правила и факторы, учитываемые на протяжении всего процесса».

Было обнаружено, что подход, предложенный Баназаде и его коллегами, повышает точность динамической модели транспортного средства, а также лучше отражает ее сложность. В своей статье команда также представила стратегию, которую можно использовать для лучшего управления нетрадиционными периодическими во времени транспортными средствами. В будущем эта стратегия может быть реализована и протестирована группами исследователей по всему миру.

«Применение масштабируемых транспортных средств имеет большой потенциал, особенно в плане их способности улучшить жизнь людей, ищущих комфорта и развлечений», — сказал Баназаде. «Наша стратегия сосредоточена на одной ключевой особенности этих транспортных средств: оптимизированном потреблении электроэнергии. Проще говоря, эти транспортные средства не только служат увлекательными игрушками, которые знакомят молодых людей с чудесами техники, но также имеют потенциал в сельскохозяйственном контексте, помогая в выращивание сельскохозяйственных культур и сбор урожая, что позволяет сократить ручные усилия».

Недавняя работа этой исследовательской группы вскоре может способствовать разработке новых летающих роботов с одним крылом, что потенциально облегчит их реальное использование и коммерциализацию. Эти роботы могут иметь множество ценных применений, например, позволяя пользователям собирать данные в удаленных местах , что, в свою очередь, может помочь выполнять детальные изыскания земли, составлять карты окружающей среды и проводить геологические исследования.

«Благодаря простой и компактной конструкции и возможностям зависания эти транспортные средства могут преодолевать удаленные и пересеченные местности, которые традиционные самолеты считают сложными», — добавил Баназаде. «Собирая точные и полные данные, они могут внести свой вклад в отрасли, занимающиеся управлением ресурсами, планированием инфраструктуры и оценкой окружающей среды. ценную информацию об отдаленных или труднодоступных местах. Мы считаем, что все эти направления исследований заслуживают дальнейшего изучения».