Инженеры создали дрон со складными крыльями, как у белки-летяги: чем он пригодится ВСУ

Статью об этой разработке опубликовали на сервере препринтов arXiv/

Сотрудники Университета науки и технологий Пхохана и Центра технологий автономности искусственного интеллекта Агентства по оборонным разработкам (ADD) вдохновились крылатыми белками-летягами, чтобы создать новую конструкцию беспилотника. Упомянутые животные имеют большие лоскуты кожи, которые натягиваются от запястий до лодыжек и позволяют планировать с дерева на дерево.

Ученые рассказали изданию Tech Xplore, что подобные крылья расширят возможности дронов, используя аэродинамическое сопротивление. В частности, белки-летяги могут быстро замедляться, расправляя свои крылья непосредственно перед посадкой на деревья и маневрировать в полете. Дрон тоже умеет быстро тормозить, гася инерцию, когда нужно резко изменить направление или избежать столкновения с препятствиями.

В предыдущей статье авторы впервые представили своего робота, напоминающего белку-летягу. Тогда они описали базовые аппаратные средства их робота и метод обучения алгоритма, который позволял ему быстро замедляться при выполнении маневров в полете. В новой работе инженеры опробовали систему развертывания мембран крыльев и доказали, что она позволяет лучше выполнять маневры с высоким ускорением, такие как быстрые остановки и резкие повороты, если сравнивать с обычными беспилотными аппаратами.

"Чтобы безопасно и надежно работать в таких сценариях, дрон-летяга должен уметь решать, когда раскрывать или убирать крылья в зависимости от ситуации, а роторы должны иметь возможность создавать соответствующую тягу", — пояснили соавторы статьи Дохен Ли, Джун-Гилл Канг и Сухи Хан.

В своем недавнем исследовании ученые также обучили искусственные нейронные сети точно предсказывать аэродинамическое сопротивление, создаваемое мембраной крыла дрона на основе силикона. Затем они разработали стратегию Thrust-Wing Coordination Control (TWCC), которая использует прогнозы нейронной сети для оптимального управления как мембраной крыла, так и двигателями, что позволяет надежно выполнять желаемые маневры.

"Еще одним важным вкладом нашей работы стала разработка аппаратной системы, которая позволяет быстро развертывать и убирать силиконовые крылья, сохраняя при этом традиционный форм-фактор квадрокоптера", — заявили разработчики.

работа дрона, вдохновленного белкой-летягой, поддерживается исключительно встроенным микроконтроллером, без необходимости во внешних вычислительных или коммуникационных системах. Это связано с тем, что алгоритм, обеспечивающий его высокую маневренность, является одновременно легким и энергоэффективным. Таким образом, он также может работать на микроконтроллерах с низкой производительностью, таких как микроконтроллеры класса Arduino.

По мнению ученых, в будущем новый дрон можно будет усовершенствовать и протестировать в более широком диапазоне настроек и сценариев. В конечном итоге он может помочь решить множество реальных проблем. В том числе, применять в боевых операциях. Вероятно, такие БПЛА помогут украинским военным охотиться за маневренными вражескими целями, например, другими беспилотниками, когда нужно быстро менять направление.

"Теперь мы планируем реализовать дополнительные возможности, вдохновленные настоящими белками-летягами. В частности, мы намерены изучить поведение дрона-летяги при планировании и разработать тип посадочного устройства и стратегии управления, которые позволят дрону быстро замедляться и приземляться на стены или деревья, подобно тому, как приземляются настоящие белки-летяги", — добавили изобретатели.