Stebėkite, kaip šis robotas keturkopteris agresyviai skrenda per siaurus tarpus

Mikroautobusai vieną dieną galėtų labai prisidėti prie paieškos ir gelbėjimo operacijų po nelaimių, tokių kaip žemės drebėjimai ar cunamiai. Nesunku įsivaizduoti, kaip keturkopteriai vertina pastatus, patenka pro įtrūkusias sienas ir skrenda per sugriuvusias erdves, kad surastų įstrigusius žmones.

Tačiau jei šios transporto priemonės kada nors susidoros su šia užduotimi, jos turės autonomiškai naršyti per siaurus tarpus dideliu greičiu ir įvairiais kampiniais pagreičiais, suktis ir suktis skrisdamos, kad prasiskverbtų per laisvą erdvę.

Tai lengviau pasakyti nei padaryti. Iš tiesų, jokiam dronui nepavyko to padaryti be didelės išorinės apdorojimo galios (žr. „Daredevil Drone Files through the Trees Like an Ace“).

Šiandien tai keičiasi dėl Davide'o Falangos ir draugų iš Ciuricho universiteto Šveicarijoje darbo. Šie vaikinai sukūrė autonominį droną, kuris gali greitai skristi per siaurus tarpus, naudodamas tik į priekį nukreiptos kameros duomenis ir išmanų apdorojimą.

Komanda sukūrė stačiakampį, pažymėtą storu juodu kraštu, kad dronas galėtų jį pamatyti. Tada jie pakabina šį stačiakampį kambario viduryje ir nukreipia droną skristi per jį savo garais.

Drone sumontuota į priekį nukreipta žuvies akies kamera, kurią naudoja, kad suvoktų tarpą. Siekiant supaprastinti užduotį, dronas žino stačiakampio dydį ir jam tereikia apskaičiuoti reikiamą trajektoriją.

Tai vis dar sudėtinga užduotis. Įmontuotas procesorius trajektorijos skaičiavimą atlieka dviem etapais. Pirmiausia apskaičiuojama, kaip dronas turėtų praskristi per tarpą ir kokį konkretų posūkį, posūkį ar riedėjimą jis turi atlikti, kad galėtų įveikti tarpą. Tai daroma maksimaliai padidinant drono atstumą nuo stačiakampio kraštų, kad būtų išvengta susidūrimo.

Nusprendęs dėl šios trajektorijos, integruotas procesorius apskaičiuoja artėjimą, kuris nukreipia droną iki taško, kuriame jis gali pradėti skersinio trajektoriją.

Artėjimo trajektorija turi tam tikrų papildomų apribojimų. Pavyzdžiui, ši trajektorija visada turi išlaikyti stačiakampį kameros matymo lauke. Dronas turi matyti tarpą, kad galėtų nustatyti jo vietą.

Procesorius turi nuolat perskaičiuoti trajektoriją ir užtikrinti, kad visi reikalingi koregavimai atitiktų drono aerodinamines galimybes. Procesorius per sekundę gali suprojektuoti ir išbandyti 40 000 trajektorijų.

Viena iš priežasčių, kodėl trajektorija turi būti traktuojama iš dviejų dalių, yra ta, kad dronas skersinio metu nemato stačiakampio. Taigi jis turi atlikti šį manevrą aklas, o tai įmanoma, nes ši skrydžio dalis tokia trumpa. Trajektorija sugeneruota taip, kad būtų sumažinta susidūrimo rizika ir dėl trumpos trukmės nereikalaujama jokio vizualinio grįžtamojo ryšio, kurio nėra skersinio metu, sako Falanga ir kt.

Pravažiavęs pro tarpą, keturkopteris turi susigrąžinti padėtį ir pakilti. Tam jame yra atstumo jutiklis ir žemyn nukreipta kamera, kurią jis naudoja tik šiai užduočiai atlikti.

Komanda išbandė šį metodą naudodama 55 x 12 centimetrų matmenų ir 830 gramų svorio kvadrotorių. Keturkopteris pritaikytas taip, kad varikliai būtų pasvirę 15 laipsnių kampu. Tai užtikrina tris kartus didesnį posūkio valdymą, bet praranda tik 3 procentus bendros traukos.

Stačiakampis tarpas buvo 80 x 28 centimetrų, o komanda per jį skrido 35 misijas iki trijų metrų per sekundę greičiu, reikalaujant iki 45 laipsnių posūkio kampo ir iki 30 laipsnių kampo.

Rezultatai daro įspūdingą skaitymą ir gali būti matomi čia . Komanda mano, kad skrydis buvo sėkmingas, jei keturkopteris praskrieja pro tarpą be susidūrimo ir po to užsuka. Jie sako, kad pasiekėme puikų 80 procentų sėkmės rodiklį. Mūsų žiniomis, tai pirmasis darbas, kuriame nagrinėjamas ir sėkmingai pranešama apie agresyvų skrydį per siaurus tarpus.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1612.00291 : Agresyvus Quadrotor skrydis per siauras spragas su integruotu jutikliu ir skaičiavimu

paslėpti