Дрон навчився чіплятися за гілки і висіти на них

Американські інженери зробили захоплення для дрона, що дозволяє йому зачіпатися за гілку або інші об'єкти і вимкнути двигуни для економії енергії. На відміну від інших подібних розробок, нове захоплення активується пасивним чином без мотора - за рахунок бістабільної конструкції і сили зіткнення з об'єктом, який потрібно затиснути. Стаття опублікована в.

Мультикоптери зручні у виробництві та управлінні, але досить неефективні: через це максимальна тривалість польоту електричного мультикоптера, як правило, становить близько півгодини, хоча в деяких моделях вона вища - до приблизно години. Єдині способи заощадити енергію - сісти на землю або зачепитися за який-небудь об'єкт, з якого, до того ж, можна продовжувати зйомку.

Розробки, що дозволяють дронам перепочити на якому-небудь об'єкті, вже існують: торік ми розповідали про дрон з ногами, якими він може обхоплювати гілку або інший об'єкт, а потім вимкнути двигуни. У цієї розробки було два недоліки. По-перше, при захопленні і вивільненні гілки дрон витрачає енергію на те, щоб рухати ноги. По-друге, він не може зачеплятися за виступи, які не можна обхопити навколо.

Інженери під керівництвом Цзяньго Чжао (Jianguo Zhao) з Університету штату Колорадо придумали нову конструкцію захоплення для дрона, позбавлену цих недоліків. Її головна особливість полягає в тому, що активація захоплення відбувається механічно, без необхідності в електромоторі. Розробники домоглися цього, використавши в захопленні бістабільну структуру. Такі структури можуть переміщатися в деякому діапазоні, в якому є дві точки з мінімумом потенційної енергії. Якщо таку структуру вивести з одного з двох стабільних станів з мінімумом потенційної енергії і перевести через максимум, вона самостійно кинеться до другого стабільного стану. У робототехніці такі структури часто використовуються для створення невеликих примітивних рухомих роботів, але автори нової статті знайшли їй застосування для дрона.

Захоплення складається з П-подібної рамки і власне захоплюючого елемента, який у двох місцях кріпиться до рамки, причому він закріплений так, що рамка стискає його, змушуючи складатися і займати одне з двох крайніх положень. Зверху у захоплюючого елемента є два контактні майданчики, які в одному положенні змикаються і фіксують предмет, який знаходиться між ними (гілка, дошка або інше), а в іншому широко розходяться, вивільняючи предмет.

Інженери домоглися пасивної активації захоплення завдяки невеликій пластині, закріпленій на середній частині захоплюючого елемента. При її натисканні з достатньою силою захоплення переходить з одного стабільного положення в інше і зводить контактні майданчики один до одного. А для розлучення майданчиків в сторони знизу в захопленні є електромотор, який тягне за пластину і переводить систему в друге стабільне положення. На це витрачається деяка кількість енергії, проте в більшості випадків швидкість розслаблення захоплення і початку польоту не важлива, тому для цього можна використовувати редуктор і мотор, що споживає мало енергії.

Розробники перевірили працездатність конструкції експериментально, зібравши прототип такого дрона на базі квадрокоптера. Більшу частину деталей захоплення вони надрукували на 3D-принтері. Сила активації захоплення дорівнює 0,41 ньютона. Маса захоплення дорівнює восьми грамам, а сумарна маса дрона разом з ним становить 40 грамів. Інженери успішно протестували дрон, показавши, що він може закріплюватися на предметах, обхоплюючи їх навколо і затискаючи захоплення з боків від них, а також може взяти предмет з руки і перевезти його в потрібне місце.

Раніше ми розповідали про інший дрон, здатний закріплюватися на предметах і вимикати мотори. Для цього він використовує мікрошипи, що зчеплюються з шорсткими поверхнями.