Специализированные роботы, которые могут как летать, так и управлять, обычно приземляются на землю, прежде чем попытаться трансформироваться и уехать. Но когда местность посадки неровная, эти роботы иногда застревают и не могут продолжать работу. Разработан реальный Трансформер, который обладает «умом», позволяющими трансформироваться в воздухе, что позволяет роботу-дрону плавно откатиться и начать наземные операции без паузы. Повышенная маневренность и надежность таких роботов могут быть особенно полезны для коммерческих систем доставки и роботов-исследователей. Новый робот, получивший название ATMO (антенно-трансформирующий морфобот), использует четыре двигателя для полета, но кожухи, которые их защищают, становятся колесами системы в альтернативной конфигурации вождения. Вся трансформация зависит от одного двигателя, который приводит в движение центральный шарнир, который поднимает двигатели ATMO вверх в режим дрона или опускает его в режим привода. Спроектировали и построили новую роботизированную систему, вдохновленную природой — так же, как животные могут по-разному использовать свое тело для достижения различных типов передвижения. Например, птицы летают, а затем меняют морфологию своего тела, чтобы замедлить себя и избежать препятствий. «Способность трансформироваться в воздухе открывает множество возможностей для повышения автономности и надежности. Трансформация в воздухе также создает проблемы. Сложные аэродинамические силы вступают в игру как потому, что робот находится близко к земле, так и потому, что он меняет свою форму по мере своей трансформации. Все летательные аппараты испытывают сложные силы вблизи земли. В качестве примера можно привести вертолет. Когда он подходит к посадке, его двигатели выталкивают много воздуха вниз. Когда этот воздух ударяется о землю, некоторая его часть отскакивает обратно вверх; Если вертолет заходит слишком быстро, он может попасть в вихрь, образованный отраженным воздухом, в результате чего транспортное средство потеряет подъемную силу. В случае с ATMO уровень сложности еще выше. Робот не только должен бороться со сложными наземными силами, но у него также есть четыре струи, которые постоянно изменяют степень, с которой они стреляют друг в друга, создавая дополнительную турбулентность и нестабильность. Чтобы лучше понять эти сложные аэродинамические силы, исследователи провели испытания в лаборатории беспилотных летательных аппаратов CAST. Они использовали так называемые эксперименты с тензодатчиками, чтобы увидеть, как изменение конфигурации робота при посадке влияет на его силу тяги. Они также провели эксперименты по визуализации дыма, чтобы выявить основные явления, которые приводят к таким изменениям в динамике. Затем исследователи ввели эти знания в алгоритм, лежащий в основе новой системы управления, которую они создали для ATMO. Система использует усовершенствованный метод управления, называемый модельным предиктивным управлением, который работает путем непрерывного прогнозирования того, как система будет вести себя в ближайшем будущем, и корректирует свои действия, чтобы оставаться на курсе. Алгоритм управления является самым большим нововведением в этой работе. Квадрокоптеры используют определенные контроллеры из-за того, как расположены их двигатели и как они летают. Здесь мы представляем динамическую систему, которая ранее не изучалась. Как только робот начинает трансформироваться, вы получаете различные динамические связи — разные силы, взаимодействующие друг с другом. И система управления должна быть способна быстро реагировать на все это.
Природа Космоса и Технология
Роботы-дроны!
Специализированные роботы, которые могут как летать, так и управлять, обычно приземляются на землю, прежде чем попытаться трансформироваться и уехать. Но когда местность посадки неровная, эти роботы иногда застревают и не могут продолжать работу.
Разработан реальный Трансформер, который обладает «умом», позволяющими трансформироваться в воздухе, что позволяет роботу-дрону плавно откатиться и начать наземные операции без паузы. Повышенная маневренность и надежность таких роботов могут быть особенно полезны для коммерческих систем доставки и роботов-исследователей.
Новый робот, получивший название ATMO (антенно-трансформирующий морфобот), использует четыре двигателя для полета, но кожухи, которые их защищают, становятся колесами системы в альтернативной конфигурации вождения. Вся трансформация зависит от одного двигателя, который приводит в движение центральный шарнир, который поднимает двигатели ATMO вверх в режим дрона или опускает его в режим привода.
Спроектировали и построили новую роботизированную систему, вдохновленную природой — так же, как животные могут по-разному использовать свое тело для достижения различных типов передвижения.
Например, птицы летают, а затем меняют морфологию своего тела, чтобы замедлить себя и избежать препятствий. «Способность трансформироваться в воздухе открывает множество возможностей для повышения автономности и надежности.
Трансформация в воздухе также создает проблемы. Сложные аэродинамические силы вступают в игру как потому, что робот находится близко к земле, так и потому, что он меняет свою форму по мере своей трансформации.
Все летательные аппараты испытывают сложные силы вблизи земли. В качестве примера можно привести вертолет. Когда он подходит к посадке, его двигатели выталкивают много воздуха вниз. Когда этот воздух ударяется о землю, некоторая его часть отскакивает обратно вверх; Если вертолет заходит слишком быстро, он может попасть в вихрь, образованный отраженным воздухом, в результате чего транспортное средство потеряет подъемную силу.
В случае с ATMO уровень сложности еще выше. Робот не только должен бороться со сложными наземными силами, но у него также есть четыре струи, которые постоянно изменяют степень, с которой они стреляют друг в друга, создавая дополнительную турбулентность и нестабильность.
Чтобы лучше понять эти сложные аэродинамические силы, исследователи провели испытания в лаборатории беспилотных летательных аппаратов CAST. Они использовали так называемые эксперименты с тензодатчиками, чтобы увидеть, как изменение конфигурации робота при посадке влияет на его силу тяги. Они также провели эксперименты по визуализации дыма, чтобы выявить основные явления, которые приводят к таким изменениям в динамике.
Затем исследователи ввели эти знания в алгоритм, лежащий в основе новой системы управления, которую они создали для ATMO. Система использует усовершенствованный метод управления, называемый модельным предиктивным управлением, который работает путем непрерывного прогнозирования того, как система будет вести себя в ближайшем будущем, и корректирует свои действия, чтобы оставаться на курсе.
Алгоритм управления является самым большим нововведением в этой работе. Квадрокоптеры используют определенные контроллеры из-за того, как расположены их двигатели и как они летают. Здесь мы представляем динамическую систему, которая ранее не изучалась. Как только робот начинает трансформироваться, вы получаете различные динамические связи — разные силы, взаимодействующие друг с другом. И система управления должна быть способна быстро реагировать на все это.