Този нов дрон уверено каца върху движещ се автомобил със скорост 110 км/ч (видео)

Университетът в Шербрук, Канада, е разработил дрон, който е успял да направи това, което дълго време се считаше за едва ли не възможно: да се приземи безопасно върху автомобил, движещ се със скорост 110 км/ч. Дронът DART (Direct Approach Rapid Touchdown) с амортисьори и реверсивна тяга за първи път показа, че дроновете могат да взаимодействат с превозните средства не само когато са паркирани, но и когато се движат с висока скорост при силни пориви на вятъра или грешки в навигацията – проправяйки пътя към нова ера на мобилните безпилотни системи.

Изследването е проведено в Createk, лаборатория, специализирана в областта на роботизираните решения за динамични системи. В поредица от тестове дронът DART извърши 38 последователни успешни кацания върху платформата на пикап, движещ се по трасе с висока скорост. Според разработчиците резултатът има потенциала да промени принципите на приложение на дроновете – от военно разузнаване до бърза логистика, където мобилността и минималните забавяния са важни.

Досега кацането върху движещи се обекти оставаше една от най-трудните задачи за аерогарите. При скорост над 60 км/ч съпротивлението на въздуха принуждава дрона да се накланя напред, което води до риск витлата да се ударят в повърхността или да отскочат при кацането. Опитите за решаване на този проблем с помощта на стандартни шасита или системи за стабилизация бяха неуспешни: конструкциите се чупеха и дронът губеше контрол.

Екипът на Createk излезе с решение, което съчетава фрикционни амортисьори и обратна тяга. В момента на приземяване дронът не просто спира, а едновременно с това се „залепва“ за повърхността, като поглъща енергията на удара и създава сила на натиск в обратна посока.

„Нашият подход е комбинация от бързо пикиране, леки амортисьори и мигновено обръщане на тягата. Това прави кацането стабилно дори при силни пориви на вятъра или грешки в навигацията„,

обяснява ръководителят на проекта Айзък Тъни, докторант в катедра “Машиностроене“.

Заедно с колегите си Джон Бас и Алексис Люсие-Дебиенс той прекарва няколко години в работа по алгоритмите за управление и системите за обратна връзка, които позволяват на дрона да се адаптира към непредсказуемите движения на целта.

Как работи това

Устройството DART тежи само 2,4 кг, но е в състояние да издържи на внезапно спиране, когато влезе в контакт с движеща се платформа. По време на кацане дронът проследява превозното средство отгоре и след това преминава във вертикално пикиране, като коригира траекторията си на всяка част от секундата. Непосредствено преди кацането системата автоматично подравнява позицията на корпуса, така че и четирите крака да осъществят контакт едновременно.

Фрикционните подпори поемат по-голямата част от кинетичната енергия, а реверсивната тяга се активира мигновено, за да „притисне“ дрона към повърхността. По този начин се елиминира ефектът на отскачане и устройството остава фиксирано на място, дори когато превозното средство се движи неравномерно.

В резултат на това обхватът на кацане – комбинацията от скорости, ъгли и турбулентни условия, при които е възможно успешно кацане – се е увеличил 38 пъти в сравнение с предишните конструкции. За авиационната роботика това е сравнимо с прехода от първите автопилоти към напълно автономните системи.

Приложения: от военни до логистични

Създателите на DART виждат ясни перспективи за използване на технологията в реални мисии. Военните безпилотни летателни апарати ще могат да кацат върху движещи се командни превозни средства, без да чакат те да спрат. Логистичните оператори – прехвърляне на товари между камионите направо на магистралата. Спасителни служби – да използват тези дронове за доставка на оборудване или проби на лодки и високопроходими автомобили в трудни метеорологични условия.

Тъй като DART е изграден на базата на достъпни компоненти и не изисква сложни сензорни системи, изследователите смятат, че технологията може да бъде включена в комерсиалните модели през следващите години.

„Това не е лабораторен прототип, а демонстрация, че въздушните и наземните системи могат да действат като единен организъм, без да губят инерция“,

казва Лусие-Дебиенс.

В световен мащаб интересът към подобни решения нараства. През 2024 г. инженерите от DARPA и Lockheed Martin представиха експериментални безпилотни летателни апарати, способни да зареждат гориво във въздуха и да кацат на кораби в движение, но системата на Шербрук е първата, която доказва стабилност при скорости над 100 км/ч на земята.

Работата на канадските инженери доближава безпилотните системи до състоянието на „непрекъсната мобилност“ – когато дроновете вече не се нуждаят от базова станция, а могат да взаимодействат с движещи се обекти в реално време. Това би могло да бъде ключово звено в една бъдеща транспортна екосистема, в която конвоите от камиони, въздушните куриери и автономните наземни платформи споделят задачи и ресурси без прекъсване.

Според изследователите следващата цел ще бъде автоматичното кацане при още по-високи скорости и при неблагоприятни метеорологични условия. Createk вече работи по нова версия на DART с подобрено визуално проследяване и адаптивен контрол на тягата.