Робот Floaty из Института Макса Планка завис в потоке 10 м/с при 10 Вт/кг в аэротрубе
Прототип с четырьмя клапанами держится в вертикальном потоке без двигателей и расходует около 10 Вт/кг — на порядок меньше, чем системы с движителями.
Исследователи из Института интеллектуальных систем Макса Планка и Штутгартского университета создали Floaty — робота с изменяемой формой, который зависает и маневрирует в вертикальном потоке воздуха без активной тяги, говорится в статье на nature.com. В экспериментах в аэродинамической трубе он удерживал позицию, маневрировал и компенсировал возмущения в восходящих потоках до 10 м/с, а удельная потребляемая мощность составила 10 Вт/кг nature.com
nature.comnature.comОткрыть источник ↗. По словам авторов, это на порядок ниже, чем у систем с движителями. Работа опубликована в npj Robotics.
Как летает Floaty
У Floaty четыре независимо управляемых клапана, которые меняют его аэродинамический профиль. Открывая и закрывая их, робот регулирует силы сопротивления и управляет ориентацией и положением. Одновременное закрытие или открытие всех клапанов меняет проекционную площадь и тем самым вертикальное ускорение. В воздухе робот держится не за счёт взмахов: его вручную помещают в восходящий поток, после чего он сам регулирует клапаны и управляет обтеканием, сообщает New Atlas.
Конструкция оптимизирована под пассивную устойчивость, а закон управления получен из аэродинамической модели, найденной экспериментально. Ранняя плоская версия при возмущениях в вертикальной аэротрубе переворачивалась. Команда опустила центр тяжести и добавила изгиб жёстким прежде клапанам.
Между мультикоптерами и самолётами
Авторы описывают компромисс. Мультикоптеры хорошо зависают и маневрируют, но постоянно тратят энергию на тягу, а самолёты самолётного типа эффективны, однако для подъёмной силы им нужна поступательная скорость, и зависать они не могут nature.com
nature.comnature.comОткрыть источник ↗. Floaty призван занять место между ними, получая энергию от внешнего ветра. Образцом послужили парящие птицы, например пустельга, которые держат высоту в восходящих потоках при нулевой средней горизонтальной скорости.
Пока испытания проводились в специально построенной аэродинамической трубе, а за роботом следили камеры системы захвата движения. Авторы отмечают, что концепцию можно применять в заводских дымовых трубах или в естественных восходящих потоках. Михаэль Мюльбах из Института Макса Планка заявил, что Floaty мог бы осматривать дымовые трубы с сильным восходящим потоком почти без доработок, а схожая технология, возможно, пригодится для управления ракетами при входе в атмосферу или аэростатами-зондами.
