Реверсна тяга допомогла дрону сісти на похилу поверхню

Канадські інженери навчили квадрокоптер сідати поверхні з кутом нахилу до 25 градусів. Для цього дрон відразу після торкання поверхні починає обертати пропелери в зворотному напрямку з максимальною тягою. Це дозволяє йому швидко погасити підстрибування після посадки і зупинитися, розповідають автори статті в.

Майже всі дрони розраховані на посадку на рівну горизонтальну поверхню, для них навіть продаються складні килимки, які можна покласти на нерівну землю з виступами або поглибленнями. При посадці дрони часто трохи підстрибують після першого дотику, а якщо посадка відбувається на нерівну або похилу поверхню, то це підстрибування може призвести до того, що дрон почне зміщуватися в бік і або зупинитися не там, де розраховував пілот, або перевернеться або зачепить гвинтами землю.

Є проекти дронів, здатних на посадку в таких умовах, які зачіпаються за виступи рухомими ногами або майданчиками з мікрошипами. Але ці механізми забирають у дрона і без того малу вагу корисного навантаження, і їх складно самостійно встановити на поширені цивільні квадрокоптери.

Джон Басс (John Bass) і Алексіс Люссьє-Дебьєн (Alexis Lussier Desbiens), що працюють у Шербрукському університеті запропонували рішення, яке потенційно можна застосувати до багатьох квадрокоптерів без апаратних модифікацій: після дотику переводити мотори в реверсний режим, щоб тяга гвинтів притискала дрон до поверхні. Дрон використовує для цього окремий алгоритм, який включається, коли акселерометр виявляє перевантаження від 2g і вище.

Вони використовували модифікований квадрокоптер DJI F450 з довгими ногами, які при посадці обратимо згинаються і починають коливатися. Розробники створили модель дрона, яка описує всі його сегменти. У тому числі вона відображає поведінку ніг при посадці, описуючи їх як окремі сегменти, прикріплені до основної частини апарату через пружини. Крім того, вони створили дві окремі моделі контакту ніг з поверхнею, призначені для поверхонь з сильним і слабким зчепленням.

Інженери протестували спочатку в симуляції, а потім і на реальному дроні два алгоритми. Перший після посадки пом'якшує відскік від поверхні вимкненням двигунів, а другий переводить їх у реверсний режим з максимальною тягою. Експерименти показали, що обертання гвинтів у зворотному напрямку дозволяє посадити дрон при більшому нахилі: 25 градусів на поверхні з низьким тертям і 20 градусів на поверхні з високим. При цьому в симуляції показники були ще вищими.

Розробники змінювали не тільки градус нахилу, а й швидкість спуску перед дотиком поверхні. Дані експериментів досить непогано зійшлися з результатами симуляцій і виявили порогову швидкість, після якої ймовірність успішної посадки різко знижується. Для поверхні з низьким зчепленням вона становить приблизно 1,2 метра в секунду, а для поверхні з високим поріг помітно нижче - 0,8-1 метр в секунду.

Раніше ми розповідали про інші алгоритми, які програмно покращують посадку дронів. Наприклад, у 2019 році американські розробники створили нейросетевий алгоритм, який робить посадку набагато більш плавною і в тому числі дозволяє позбутися відскоку після першого дотику поверхні.