Японські та американські інженери розробили пропелер, лопаті якого можуть згинатися та відновлювати форму. Коли такими пропелерами оснастили дрон, він втримався у повітрі після зіткнення з перешкодою. Для розробки інженери надихнулись бабками, чиї крила згинаються та одразу розпрямляються після зіткнення. Дослідження опублікували у журналі IEEE Xplore.
HO lab / YouTube
Що особливого у крилах бабки?
Робототехніки не вперше знаходять у природі ідеї для своїх розробок. У цій роботі команда японських та американських науковців звернула увагу на комах – бабок, джмелів та ос, які легко переживають зіткнення під час польоту. Їх крила еволюціонували так, щоб пом’якшувати силу удару. Зокрема у бабок вони мають гнучкий вузол, що працює як шарнір. Він дозволяє частині крила зігнутись, скрутитись або навіть скластись під час зовнішнього контакту. Така якість була б корисною і для дронів у доставці, спостереженні, розвагах тощо. Гнучкі пропелери можуть зменшити ризик того, що дрон поранить людину, наштовхнувшись на неї, щось пошкодить або зламається, зіткнувшись із перешкодою.
Як ідею втілили у пропелерах?
Надихнувшись крилами бабки, дослідники сконструювали пропелер, здатний деформуватися та самостійно відновлювати форму. Розробку назвали Tombo. Пропелер має втулку та два крила, приєднані до втулки за допомогою гнучких сегментів. Зроблені з силіконової гуми та посилені нейлоновими волокнами, ці сегменти поглинають силу удару під час зіткнення, не дозволяючи гвинту зламатися. Для додаткової амортизації жорсткі крила доповнили вставками з такого ж матеріалу.
Конструкція пропелера із жорсткою маточиною, м'якими лопатями та гнучкими вузлами-сухожиллями. BUI et al. / IEEE Xplore, 2022
Гнучкі сегменти дозволяють згинати і скручувати частини пропелера. Водночас він достатньо жорсткий, щоб утримувати дрони в повітрі. Пропелери розміром 22.86 сантиметри змогли підняти квадрокоптер вагою 1,4 кілограма, а 600-грамовий дрон успішно політав на пропелерах розміром 12,7 сантиметра.
Чи утримали гнучкі пропелери дрон від падіння?
Самих лише гнучких пропелерів виявилось недостатньо для того, щоб дрон не падав після зіткнення. Тому для квадрокоптера розробили режим реагування на перешкоду. Щойно пропелер її торкався, режим допомагав дрону віддалитися і стабілізуватися на безпечній відстані. Здатність пропелера швидко відновлюватися разом із режимом реагування втримали квадрокоптер у повітрі після зіткнення як з м’якими, так і з жорсткими перешкодами. У деяких випадках дрон, вирівнюючись, торкнувся землі, однак майже одразу злетів.
Дослідники сподіваються, що їх розробку зможуть використати для дронів, які літають у складній місцевості (наприклад, у лісі, горах або для доставки у щільній забудові). Технологію також зможуть застосувати для вітрогенераторів, щоб зменшити шкоду від зіткнення із птахами, сільськогосподарської техніки, суднових гвинтів тощо.
HO lab / YouTube
Більше інновацій для дронів
🦅Дрон навчили складати гвинти у польоті, щоб він став більш маневровим. Зокрема, зміг пролетіти у вузький отвір і сісти на дроти.
🦜Надихнувшись природою, науковці встановили на дрон пташині ніжки. Вони допомогли йому зловити вдесятеро важчий за себе вантаж і зачепитися за гілки.
🎈Якщо так сталося, що один із пропелерів дрона відмовив, науковці навчилися рятувати його за допомогою камер. Він залишився керованим навіть під час падіння.