“Prédire l'avenir pour maintenir son cours”

Dans les robots et les véhicules, l'ingénierie combat toujours un objectif compliqué: fusionner le transport par terre et l'air dans le même corps que efficacement que la nature. Chercheurs de l'Université de Caltech Ils ont inspiré l'agilité des oiseaux en élevant le vol Pour concevoir ce nouveau robot transformateur.

Au cours des dernières décennies, une grande variété de véhicules volants et de drones ont été conçus qui tentent de résoudre avec différentes conceptions la complexité des routes et de l'air dominants en même temps. La plupart incluent les roues pour se déplacer par terre et un système de décollage vertical, se transformant avant l'atterrissage.

Ce prototype Caltech aborde une transition plus fluide, similaire à la prise d'un oiseau ou un couple. Sous l'acronyme d'atmo, les détails de ce nouveau robot ont été publiés dans Un article publié Récemment dans la revue Communications Engineering. “La capacité de se transformer en l'air Ouvrez un large éventail de possibilités pour une plus grande autonomie et robustesse“, Mary Gharib expliquedirecteur des laboratoires aérospatiaux de troisième cycle de l'Institut technologique de Californie (Galcit).

Entre Rover et Dron

Atmo est une sorte de machine à transformer qui imite le décollage et l'atterrissage des oiseaux pour se déplacer du continent pour se déplacer dans les airs. Il commence comme un rover similaire en conception à ceux que la NASA a déployés par la Lune et Mars, pour devenir quelques secondes dans un drone à quatre propulsées.

Cette transition entre la Terre et l'Air est le plus grand défi de ces modèles. Comme les ingénieurs eux-mêmes l'expliquent dans leur article, fournissent des ailes et des roues aux robots “peut générer une prise de poids et une réduction de l'efficacité de la locomotion”.

Dans ce cas, Atmo est un robot compact avec un poids total de 5,5 kgdans lequel la batterie est également incluse. Le robot mesure 16 cm de haut, 65 cm de large lorsqu'il a déployé ses hélices pour voler, et 33 cm de haut et 30 cm de large lors du pliage pour rouler sur le sol.

Les Morphobots So-Salled, ceux qui peuvent passer d'une manière à l'autre en fonction de la fonction qu'ils jouent, combinent des actionneurs multifonctionnels, ou en d'autres termes, sont transformés en continent pour enlever le vol. Cependant, cette option implique de nouvelles limites.

La transformation des terres pourrait être impossible en raison de l'irrégularité de la terre, ce qui entrave le mouvement des annexes du robot. Bien que le contrôle de l'air soit également un défi important. “Bien qu'il semble simple lors de l'observation d'un terrain d'oiseaux puis de la course, c'est en fait un problème qui L'industrie aérospatiale se bat depuis plus de 50 ans“Dit Gharib.

Le robot doit faire face aux deux forces aérodynamiques à l'approche du sol et aux quatre jets qui modifient constamment leur stabilité. Pour mieux comprendre ces forces aérodynamiques complexes, les chercheurs ont effectué des tests dans le laboratoire de drones de la distribution et Ils ont mené des expériences de visualisation de la fumée pour révéler des changements dans la dynamique.

La plus grande réussite de cette recherche n'est pas la conception, mais la création d'un algorithme en tant que nouveau système de contrôle des robots. Le système utilise une méthode de contrôle avancée appelée Contrôle prédictif des modèlesqui fonctionne continuellement en prédisant comment le système se comportera dans un avenir proche et ajuster ses actions pour maintenir son cours.

Prise horizontale et atterrissage

Les chercheurs ont appelé la manœuvre et un atterrissage dynamique sur les roues. Il consiste à passer doucement le vol à la locomotion par transformation près du sol tout en descendant sur les annexes.

Ce que les ingénieurs appellent les annexes sont des roues avec hélice qui modifient à tout moment son angle d'inclinaison possible. Lors de l'atterrissage de l'angle, il est placé le plus près possible de la verticalité pour pouvoir rouler sur le sol, tandis qu'une vitesse d'impact souhaitée est atteinte.

Le contrôleur de vol prend en compte les fonctions telles que l'altitude du drone et l'angle d'inclinaison du corps. En les combinant, la manœuvre de transformation est modifiée à l'époque. Ce processus commence à Une altitude de 0,45 mètre du sol. À ce stade, expliquent les chercheurs, le sol offre une poussée supplémentaire, l'impact est ralenti et des angles d'atterrissage plus élevés sont obtenus.

Pour permettre la conduction fluide dès que le robot touche le sol, les moteurs de roue sont activés peu de temps avant l'impact. Le contrôleur de traction commence à envoyer des commandes de virage à roue Pour suivre la position de référence.

La conduite est obtenue à travers deux systèmes de poulie de ceinture de chaque côté du robot qui sont entraînés par des moteurs, ce qui permet la direction de conduite différentielle. Une fois que le robot touche le sol, les commandes de poussée cessent d'atteindre les hélices.