16.01.2014

Как стабилизировать полёт мини-дронов при сильном ветре

Алгоритмы, разработанные на основе наблюдений за полётом бабочек, позволили создать небольшой беспилотный летательный аппарат, способный передвигаться при порывах ветра до 90 км/ч, сообщает NewScientist.

Движение насекомых вроде бабочек возле светящихся ламп выглядит совершенно беспорядочным, но эти создания удивительным образом могут сохранять стабильность полёта при довольно сильном ветре. Эта особенность способна помочь при разработке эффективных систем автопилотирования для миниатюрных дронов.

Беспилотным летательным аппаратам небольшого размера далеко не всегда удаётся удерживать нужную траекторию движения на открытом пространстве из-за ветра. Исследователи из компании Physical Sciences (Андовер, Массачусетс, США) при поддержке американских военных взялись выяснить, нельзя ли адаптировать технику полёта насекомых в интересах миниатюрных беспилотников. И вот что из этого вышло.

В качестве подопытных были выбраны бражники — бабочки средней величины с довольно массивным телом и вытянутыми крыльями. Их полёт регистрировался при помощи системы, аналогичной той, что применяется кинорежиссёрами для отслеживания движений. На крыльях насекомых были размещены специальные отражающие метки, а все движения записывались посредством высокоскоростной видеокамеры.

Наблюдения показали, что секрет устойчивости полёта насекомых, похоже, кроется в их способности очень быстро реагировать на любые изменения в направлении и скорости потоков воздуха. Несмотря на то что бабочки могут сталкиваться с объектами, они почти мгновенно восстанавливают стабильное положение — обычно всего за один взмах крыльями.

На основе полученных результатов исследователи разработали особые управляющие алгоритмы, которые затем были применены в небольшом квадрокоптере InstantEye. Весит устройство менее 500 г, но оно способно противостоять ветру, дующему со скоростью до 88 км/ч. Для сравнения: коммерческие беспилотники вроде Parrot AR справляются с порывами в 15 км/ч, а профессиональные БПЛА выдерживают скорость ветра до 50 км/ч, но очень дороги и имеют куда больший вес.

Для управления InstantEye используется джойстик: оператор задаёт нужное направление, а система автопилотирования выбирает оптимальные параметры полёта, учитывая окружающие условия. Разработчики утверждают, что автопилот настолько точен и быстр, что закреплённая на днище дрона камера не нуждается в системе стабилизации при съёмке в воздухе.

Кроме того, как и бабочки, InstantEye способен очень быстро восстанавливать стабильность в случае столкновения с каким-либо объектом. БПЛА уже успешно испытан при инспектировании вышек линий электропередачи.

Владимир Парамонов

Источники:

1. compulenta.computerra.ru