Хабрахабр

Мультикоптер по принципу матрешки или «ловца снитча»?

Не секрет что главной проблемой дронов на батарейках является время работы в режиме полета. Решать ее часто предлагают либо переходом на более энергоемкий источник энергии, либо удаленной зарядкой. Оригинальное решение в виде установки на коптер солнечных батарей, или работу от длинного провода я в данном случае я не беру в расчет.

Мое же решение намного проще, дешевле… и напоминает процесс игры с известной всему миру игрушкой.

Для начала я приведу примеры технологий, которые лягут в основу «матрешки».

Дрон с руками для захвата предметов. Это будет основа для возможности обеспечения процесса замены аккумуляторов.

Беспилотники в этом случае будут иметь подвижную направляющую пластину, установленную в нижней части, где пакет удерживался бы на месте в конце выдвижной платформы, снабженной электромагнитным соединительным устройством. Так же есть патент от IBM, который описывает систему «воздушной эстафеты». Между тем на верхней стороне находилась бы специальная рука с док-станцией на конце.

Между тем, клиент отправлял бы собственный беспилотник навстречу для перехвата. При заказе посылки работники склада упаковывали и отправляли бы товар покупателю, используя дрон. Оба устройства работая под управлением «облака» встретились бы в определенной точке.

На дроне грузоотправителя пакет соединен с кольцом, которое перемещалось вдоль связанных лопастей. При «встрече» аппарат грузоотправителя опускал пакет на платформу, в то время как второй раскрывал бы верхние руки, которые соединялись с блокировкой. После того как кольцо закреплено на БПЛА получателя, его платформа скользит вниз, чтобы обеспечить электромагнитную защиту пакета прежде, чем он будет подготовлен и закреплен. После стыковки с получателем происходил синхронный наклон дронов, после чего кольцо скользит вниз по лопасти от дрона грузоотправителя к приемщику, беря с собой пакет. Затем два БПЛА разъединяются и уходят в исходные точки.

Теперь перейдем к «принципу разделения масс».

Во-первых, разберем на основные составляющие обычный квадрокоптер.
Большинство из них состоят из источника питания; движущих механизмов и полезной нагрузки.

Варьировать нагрузку на источник питания можно изменяя вес полезной нагрузки, или немного убирая вес с движущих механизмов (что может сказаться на прочности и надежности дрона). Во-вторых, взаимосвязь этих элементов условна, и замена на аналоговые элементы с других коптеров вполне допускается.

Именно эту слабость легче всего «лечить» методом замены, но не на земле… а в воздухе! Ключевой ограничитель — источник питания во всей этой «триаде» самое слабое звено.

Там уже произойдет «стыковка» и «перезарядка» большого мультикоптера с помощью руки-манипулятора (по аналогии с патентом IBM). Для решения задачи долговременного пребывания в воздухе нам понадобится небольшой квадрокоптер, с функцией доставки аккумулятора к основному дрону.

Таким образом дрон сможет находится в точке неограниченно долго, или летать от точки заряда в воздухе (при условии возможности при необходимости заряда «состыковаться с заправщиком»).

В результате этого решения устраняются лишние траты энергии на опускание-подъем, а также есть еще возможность замены части полезной нагрузки в воздухе (все той же робо-рукой).

Особенно если дронов зарядки будет несколько, и они будут разного размера (но все равно меньше главного коптера). Со стороны, процесс будет смотреться как раскладывание матрешки.

Алгоритм работы малого дрона зарядки будет такой:

  • подлет к «ногам» главного коптера для фиксации(стыковки) с робо-рукой
  • разгрузка-погрузка в зафиксированном положении
  • опускание с «старым» акб, или ненужной «полезной нагрузкой» вниз

Этот вариант перезарядки не единственный по моему мнению. Есть еще один экзотический. Тут я уже проведу аналогию с сказкой – Гарри Поттером, а конкретнее его игрой в Квидич.

Как бы странно это не звучало, я предлагаю делать то же самое дрону в воздухе, только в нашем случае «снитч» будет аккумулятором с двумя направляющими крыльями-контактами. В процессе игры волшебники ловили неуловимый шар с крыльями.

Поймать его дрону нужно будет «перчаткой»-манипулятором, и далее втянуть в себя для «употребления». Летать наш шарик будет правда по баллистической траектории, выпущенный из пневмо-пушки в небо. После разряженный снитч-дрон просто сбрасывается вниз на сетку приема, или по аналогии с патентом управляемого спуска посылки от Amazon плавно опускается на парашуте.

Так одной команде разработчиков удалось создать квадрокоптер, который способен хватать «добычу» в полете с помощью трехпалого когтя. Стоит отметить что ловить предметы манипулятором на скорости дроны уже научились. Этот коптер таким образом имитирует поведение белоголовых орлов, при этом процесс происходит очень быстро (2-3 м/с).

видео «охоты орла».

Так же есть более простой пример уже в движении двух объектов «охоты».

Таким образом можно будет избежать лишних трат энергии на подъем аккумулятора, и его спуск, но возрастет риск промаха. Дрон-матрешка конечно в этом плане более надежный вариант.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть