Трансформація робота спирається на один двигун, який рухає центральний шарнір, піднімаючи його двигуни для польоту або опускаючи їх для руху по землі. Дослідники у США розробили робота, який змінює форму, на відміну від традиційних дронів, які повинні приземлитися перед перемиканням у наземний режим, може плавно переходити з повітря на землю без жодних затримок.
Цей новаторський робот, що отримав назву ATMO (повітряно-трансформуючий морфобот), може злітати як дрон, а потім переналаштовуватися в повітрі, щоб покотитися як наземний транспортний засіб, і все це за допомогою одного двигуна для перемикання між режимами польоту та руху.
Описана як справжній трансформатор і розроблена інженерами Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech), інноваційна та спритна машина має велику маневреність та стійкість, що робить її особливо перспективною для комерційних систем доставки та роботизованих дослідницьких місій.
«Ми розробили та створили нову роботизовану систему, натхненну природою – тим, як тварини можуть використовувати свої тіла по-різному для досягнення різних типів пересування», – сказав Іоанніс Мандраліс, аспірант аерокосмічного факультету Каліфорнійського технологічного інституту та провідний автор дослідження.
Переосмислення роботизованої мобільності
Новаторський пристрій літає за допомогою чотирьох двигунів, керований двигуном шарнір активно змінює положення залежно від завдання, чи то піднімаючи їх для польоту, чи опускаючи для руху по землі. «Здатність трансформуватися в повітрі відкриває багато можливостей для покращення автономності та надійності», – заявив Мандраліс. Однак, попри революційні здібності бота змінювати форму, команда інженерів каже, що саме інтелект, що стоїть за ним, справді виділяє його. «Алгоритм керування — найбільше нововведення в цій статті», — продовжив Мандраліс.
Студент пояснив, що хоча квадрокоптери використовують певні контролери через положення своїх двигунів та механіку польоту, робот має динамічну систему, яка ніколи раніше не досліджувалася.
«Щойно робот починає морфуватися, ви отримуєте різні динамічні зв’язки – різні сили, що взаємодіють одна з одною», – підкреслив Мандраліс. «І система керування повинна мати змогу швидко реагувати на все це».
Зіткнувшись із викликами
Однак дослідники зазначили, що здатність до морфування пов’язана з певними труднощами. Це пояснюється тим, що робот повинен долати складні аеродинамічні сили під час трансформації, особливо поблизу землі, де повітряний потік стає турбулентним. Команда порівняла це з тим, як гелікоптери відчувають вплив ґрунту під час посадки, зазначивши, що робот повинен залишатися стабільним, оскільки його струмені зміщуються та створюють постійно змінні моделі турбулентності.
«Хоча це здається простим, коли спостерігаєш, як птах приземляється, а потім тікає, насправді це проблема, з якою аерокосмічна промисловість намагається впоратися, ймовірно, вже понад 50 років», – сказав у прес-релізі Морі Гаріб, доктор філософії, професор аеронавтики та медичної інженерії імені Ганса В. Ліпмана та директор Центру автономних систем і технологій (CAST) Каліфорнійського технологічного інституту.
Щоб вирішити цю проблему, команда провела серію аеродинамічних експериментів у лабораторії дронів Каліфорнійського технологічного інституту, включаючи випробування на датчиках навантаження та візуалізацію диму, щоб зрозуміти, як змінюється повітряний потік під час трансформації. Ці, своєю чергою, були використані для розробки інтелектуальної системи керування на основі прогнозного керування моделлю. Такий підхід дозволяє роботу передбачати, як змінюватиметься його рух, і вносити корективи в режимі реального часу для підтримки стабільності.