Se denne robot-quadcopter flyve aggressivt gennem smalle huller

Mikroluftfartøjer kan en dag yde et væsentligt bidrag til eftersøgnings- og redningsoperationer efter katastrofer som jordskælv eller tsunamier. Det er let at forestille sig, at quadcoptere vurderer bygninger, går ind gennem revnede vægge og flyver gennem sammenbrudte rum for at finde folk, der er fanget.

Men hvis disse køretøjer nogensinde skal klare denne opgave, bliver de nødt til at navigere autonomt gennem smalle huller med hastighed og med en bred vifte af vinkelaccelerationer, dreje og dreje, mens de flyver for at presse sig gennem den tilgængelige plads.

Det er lettere sagt end gjort. Faktisk har ingen drone været i stand til at gøre dette uden betydelig ekstern processorkraft til at hjælpe (se Daredevil Drone Files through the Trees Like an Ace).



I dag ændrer det sig takket være Davide Falangas og venners arbejde ved universitetet i Zürich i Schweiz. Disse fyre har udviklet en autonom drone, der kan flyve hurtigt gennem snævre huller ved at bruge lidt mere end data fra et fremadvendt kamera og nogle smarte behandlinger om bord.

Holdet skabte et rektangel markeret med en tyk sort kant for at sikre, at dronen kan se det. De suspenderer derefter dette rektangel i midten af ​​et rum og dirigerer dronen til at flyve gennem det under sin egen damp.

Dronen er udstyret med et fremadvendt fiskeøjekamera, som den bruger til at fornemme hullet. For at forenkle opgaven kender dronen størrelsen på rektanglet og behøver kun at beregne den nødvendige bane.

Dette er stadig en udfordrende opgave. Den indbyggede processor udfører baneberegningen i to trin. Den beregner først, hvordan dronen skal flyve gennem mellemrummet og den særlige drejning, krøjning eller rulning, den skal udføre for at krydse mellemrummet. Det gør sit ved at maksimere dronens afstand fra rektanglets kanter for at undgå en kollision.

Efter at have besluttet sig for denne traversbane, beregner den indbyggede processor en tilgang, der bringer dronen til det punkt, hvor den kan starte traversbanen.

Tilgangsforløbet har nogle yderligere begrænsninger. For eksempel skal denne bane hele tiden holde rektanglet inden for kameraets synsfelt. Dronen skal se hullet, så den kan bestemme dens placering.

Og processoren skal løbende genberegne banen og samtidig sikre, at eventuelle nødvendige justeringer er inden for dronens aerodynamiske muligheder. Processoren er i stand til at designe og teste 40.000 baner i sekundet.

En grund til, at banen skal behandles i to dele, er, at dronen ikke kan se rektanglet under traverseringen. Så den skal udføre denne manøvre blindt, noget der er muligt, fordi denne del af flyvningen er så kort. Banen er genereret for at minimere risikoen for kollision og kræver på grund af dens korte varighed ikke nogen visuel feedback, som ikke er tilgængelig under traverseringen, siger Falanga og co.

Efter at have passeret gennem hullet, skal quadcopteren genoprette sin holdning og svæve. Til dette er den udstyret med en afstandssensor og et nedadvendt kamera, som den kun bruger til denne opgave.

Holdet testede denne tilgang ved hjælp af en quadrotor med dimensioner på 55 gange 12 centimeter og en vægt på 830 gram. Quadcopteren er tilpasset, så motorerne vippes 15 grader. Dette giver tre gange mere krøjekontrol, men mister kun 3 procent af den kollektive fremdrift.

Det rektangulære mellemrum målte 80 gange 28 centimeter, og holdet fløj 35 missioner igennem det med hastigheder på op til tre meter i sekundet, hvilket krævede en rulningsvinkel på op til 45 grader og en pitchvinkel på op til 30 grader.

Resultaterne giver en imponerende læsning og kan ses her . Holdet betragter en flyvning som en succes, hvis quadcopteren passerer gennem mellemrummet uden en kollision og derefter bringer sig selv til at svæve bagefter. Vi opnåede en bemærkelsesværdig succesrate på 80 procent, siger de. Så vidt vi ved, er dette det første arbejde, der adresserer og med succes rapporterer aggressiv flyvning gennem snævre huller.

Ref: arxiv.org/abs/1612.00291 : Aggressiv Quadrotor-flyvning gennem smalle mellemrum med indbygget registrering og databehandling

skjule