Η κούρνιαση με φτερωτά μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα έχει συχνά επιλυθεί μέσω πολύπλοκου ελέγχου ή περίπλοκων εξαρτημάτων. Οι Mohammad Askari, Michele Benciolini, Hoang-Vu Phan, William Stewart & Dario Floreano, ερευνητές στο Laboratory of Intelligent Systems, EPFL, Lausanne, Switzerland, παρουσιάζουν μια μέθοδο που βασίζεται στην παθητική μορφοποίηση φτερών για προσγείωση σε δέντρα και άλλους τύπους κάθετοι πόλοι:
Εμπνευσμένοι από την προσαρμοστικότητα των άκρων των ζώων και των νυχτερίδων στο πιάσιμο και το κράτημα πάνω σε δέντρα, σχεδιάζουμε φτερά διπλής χρήσης που επιτρέπουν τόσο την εναέρια ολίσθηση όσο και την κούρνιαση σε στύλους.
Με σχέδιο αναποδογυρισμένης μύτης, το ρομπότ μπορεί να αναπροσανατολιστεί παθητικά από την οριζόντια πτήση σε κάθετη σε περίπτωση μετωπικής σύγκρουσης με έναν στύλο, ακολουθούμενη από αγκαλιά με τα φτερά του για να κουρνιάσει. Χαρακτηρίζουμε την απόδοση του αναπροσανατολισμού και της κούρνιας ως προς την ταχύτητα κρούσης και τη γωνία, το υλικό του πόλου και το μέγεθος.
Το ρομπότ επαναπροσανατολίζεται σθεναρά σε γωνίες πρόσκρουσης πάνω από 15° και ταχύτητες από 3 m ⋅ s−1 έως 9 m ⋅ s−1 και μπορεί να συγκρατηθεί σε διάφορους τύπους πόλων μεγαλύτερο από το 28% του ανοίγματος των φτερών του σε διάμετρο.
Εικόνα δυο
Μια αρχή λειτουργίας του PercHug που απεικονίζει τα βασικά βήματα του ελιγμού κούρνιασης: (1) ολίσθηση, (2) κύρια πρόσκρουση, (3) επαναπροσανατολισμός και απελευθέρωση φτερού, (4) δευτερεύουσα πρόσκρουση και (5) περιτύλιξη φτερών. Τα κόκκινα βέλη αντιπροσωπεύουν τα αναμενόμενα μεγέθη των δυνάμεων κρούσης, αναλογικά σχεδιασμένα. β Ισομετρική όψη του PercHug που δείχνει διαφορετικά στοιχεία της ρομποτικής πλατφόρμας. γ Πλαϊνή όψη και φυσικές ιδιότητες του ρομπότ. d Προφορτωμένη διεπαφή τμηματικής πτέρυγας σε ανοιχτή διαμόρφωση. e Πλάγια όψη του εξώτατου τμήματος φτερού που τονίζει τα άγκιστρα. f Μηχανισμός απελευθέρωσης πτερυγίου μανδάλωσης (μπλε και κόκκινο). g Εφεδρική δισταθή σκανδάλη (πράσινη)
Επιδεικνύουμε τρακάρισμα σε κορμούς δέντρων με συνολικό ποσοστό επιτυχίας 73%. Η μέθοδος ανοίγει νέες δυνατότητες για τη χρήση εναέριων ρομπότ σε εφαρμογές όπως η επιθεώρηση, η συντήρηση και η διατήρηση της βιοποικιλότητας.
Απεικόνιση των εννοιών του ανεπιτυχούς επαναπροσανατολισμού, όπου το μη επανδρωμένο εναέριο όχημα (UAV) αναπηδά από τον τοίχο μετά την πρόσκρουση, και μια επιτυχημένη απεικόνιση στην οποία φτάνει σε κατακόρυφο προσανατολισμό ενώ κάνει δευτερεύουσα επαφή με τον τοίχο. β Χρονική εξέλιξη της μεταφορικής ταχύτητας του UAV, u, γωνία βήματος θ, και ρυθμός βήματος για μια δοκιμή δείγματος (βλ. Συμπληρωματικό Σχήμα S2 και Μέθοδοι για τους ορισμούς των μεταβλητών κατάστασης). Η κόκκινη περιοχή δείχνει τη διάρκεια της κύριας πρόσκρουσης και η μπλε γραμμή αντιστοιχεί στον χρόνο μέγιστου βήματος για έναν επιτυχημένο επαναπροσανατολισμό. c Αποτελέσματα χαρακτηρισμού του επαναπροσανατολισμού του UAV από οριζόντια σε κατακόρυφη διαμόρφωση. Τα διαγράμματα δείχνουν διακυμάνσεις στο ποσοστό επιτυχίας και τη μέγιστη δύναμη πρωτεύοντος κρούσης με γωνία πρόσκρουσης και ταχύτητα για τέσσερις διαφορετικούς τύπους μύτης. Οι γραμμές σφάλματος αντιπροσωπεύουν μια τυπική απόκλιση επαναλαμβανόμενων πειραμάτων.
Φυσικά αυτό είναι η επίσημη δικαιολογία τα χρήματα έρχονται από στρατιωτικά προγράμματα.
Αρχή λειτουργίας και σχεδιασμός ρομπότ
Ο πλήρης ελιγμός κούρνιασης λαμβάνει χώρα σε κλάσματα δευτερολέπτου, μέσα σε περίπου 200 ms (βλ. Εικ. 2α). Ξεκινά με το UAV να πετά κατευθείαν προς έναν πόλο με μια συγκεκριμένη ταχύτητα και γωνία επίθεσης για να κάνει μια κύρια πρόσκρουση με τη μύτη. Η ενέργεια κρούσης κάνει το ρομπότ να αρχίσει να περιστρέφεται προς την κατεύθυνση του βήματος και να απελευθερώνει τα προφορτισμένα φτερά του.
ένα διάγραμμα ελεύθερου σώματος που χρησιμοποιείται για τη στατική μοντελοποίηση του ρομπότ που είναι σκαρφαλωμένο σε έναν στύλο, που φαίνεται σε ισομετρική και πάνω όψη (ανατρέξτε στις Μέθοδοι για περισσότερες λεπτομέρειες). β Τα πρακτικά όρια των διαμέτρων των πόλων που μπορεί να κουρνιάσει το ρομπότ. c Αποτελέσματα προσομοίωσης του στατικού μοντέλου που δείχνουν διακυμάνσεις στην καθαρή δύναμη συμπίεσης από τα φτερά, τη μέγιστη χωρητικότητα στατικού ωφέλιμου φορτίου και τη διαίρεση της τριβής με το μέγεθος του πόλου και το υλικό. Οι συντελεστές στατικής τριβής αντιστοιχούν στους πόλους που χρησιμοποιούνται για τα πραγματικά στατικά πειράματα, ενώ το εύρος διαμέτρου ορίζεται από τις ελάχιστες και μέγιστες τιμές.
Ο ελιγμός ολοκληρώνεται με μια δευτερεύουσα πρόσκρουση στην άτρακτο ή την ουρά για να σταματήσει η περιστροφή και τα φτερά να αγκαλιάζουν τον πόλο για να κρατήσουν το UAV στη θέση του. Μόνο η σωστή σειρά των γεγονότων μπορεί να οδηγήσει σε επιτυχή προσγείωση στον στύλο.
Το πλήρες έγγραφο είναι προσβάσιμο εδώ.
https://www.nature.com/articles/s44172-024-00241-0.pdf
Θα δείτε δεκάδες φωτογραφίες και σχέδια
Κορυφαίες φωτογραφίες: Μια νυχτερίδα φρούτων στο χρώμα του άχυρου (Eidolon helvum) που κρατά ένα κλαδί δέντρου χρησιμοποιώντας τα φτερά και τα νύχια του πόδια (αριστερά), μια μεγάλη γκρίζα κουκουβάγια (strix nebulosa) που πετάγεται την πρώτη μέρα έξω από τη φωλιά τυλίγοντας τα φτερά της γύρω από μια κορμός δέντρου για να ξεκουραστεί κατά την αναρρίχηση (κέντρο) και το ρομπότ PercHug να σκαρφαλώνει κάθετα σε ένα δέντρο αγκαλιάζοντας (δεξιά)
στιγμιότυπα ενός πειράματος σύγκρουσης με PercHug σε κορμό δέντρου (XII), που καταγράφηκαν από πλάνα υψηλής ταχύτητας (Συμπληρωματικό βίντεο S1). β Η διακύμανση της ταχύτητας και της γωνίας βήματος κατά τη διάρκεια του δυναμικού ελιγμού κούρνιασης (βλ. Μέθοδοι για περισσότερες πληροφορίες). Το PercHug γλιστράει και καθιζάνει με ταχύτητα περίπου 4 m ⋅ s−1 με βήμα 20∘ πριν την πρόσκρουση με το δέντρο. Η απότομη μείωση της ταχύτητας και η αύξηση της γωνίας βήματος υποδηλώνει την έναρξη της φάσης επαναπροσανατολισμού. Η ενεργοποίηση συμβαίνει αμέσως μετά την κύρια κρούση και την απελευθέρωση του σύρματος τάνυσης. Τα φτερά φαίνονται να τυλίγονται και να κλείνουν γύρω από το δέντρο κατά τον επαναπροσανατολισμό. Η φάση περιτύλιξης ολοκληρώνεται όταν τα άκρα των φτερών έρχονται σε επαφή με την πίσω επιφάνεια του κορμού του δέντρου. c Χάρτης επιτυχίας της δυναμικής κούρνιασης σε διάφορα δέντρα με την τυπική αναποδογυρισμένη μύτη και την εκτεταμένη ελαστική μύτη. d Ποσοστά επιτυχίας κούρνιας σε κάθε δέντρο, ταξινομημένα με αύξηση της διαμέτρου.
Υπάρχουν δεκάδες βίντεο με τις αποτυχίες του προγράμματος:
https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs44172-024-00241-0/MediaObjects/44172_2024_241_MOESM6_ESM.mp4
Εδώ είναι επιτυχημένες προσπάθειες:
https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs44172-024-00241-0/MediaObjects/44172_2024_241_MOESM4_ESM.mp4
Θα δείτε πολλά βίντεο στον παρακάτω σύνδεσμο:
https://www.nature.com/articles/s44172-024-00241-0#MOESM4
Υπάρχουν πολλά άρθρα τεχνολογίας για να διαβάσετε:
https://www.nature.com/articles/s44172-024-00241-0
Είδαμε μια νέα τεχνολογία πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτή μελλοντικά για στρατιωτική χρήση;
Τα drones που θα κουρνιάζουν θα έχουν εκρηκτικά, κάμερα σε λειτουργία και ΑΙ. Με την τεχνητή νοημοσύνη θα ελέγχουν την περιοχή αν υπάρχουν στρατιώτες του εχθρού. Θα απαγκιστρώνονται από τα δέντρα και θα τους εξουδετερώνουν.
Με απλά λόγια αντιλαμβάνεσαι πως μπαίνει στο δάσος εχθρός, μπορείς να στείλεις δεκάδες drones να αγκιστρωθούν στα δέντρα και να τον περιμένουν να πλησιάσει κοντά.
Μπορούν να τα ρίξουν - μεταφέρουν από μεγαλύτερα UAV και θα είναι η μεγαλύτερη απειλή για τους στρατιώτες!
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου