robogeek.ru

все о роботах и робототехнике

edu.robogeek.ru

все об обучении робототехнике

Новая система управления для летающих роботов (+ видео)

В августе прошлого года лаборатория Google X анонсировала закрытую разработку по проекту доставки товаров с помощью дронов, которые должны были стать конкурентами Prime Air от Amazon. Проект назывался «Крыло» (Wing), а система была основана на механически простой конструкции самолета с вертикальным взлетом и посадкой, который взлетает вертикально, как вертолет, но затем способен лететь горизонтально, как самолет с неподвижным крылом.

Однако, после полевых испытаний, Google забраковала конструкцию, заявив о трудностях в управлении полетом и проблемах при сильном ветре. Уже после этого, исследователи из Высшей технической школы (ETH) Цюриха разработали новый алгоритм для стабильного управления такими летательными аппаратами в положении зависания. Используя этот алгоритм, самолет с вертикальным взлетом способен выправить ориентацию из любого положения, в котором он окажется, в том числе из перевернутого вверх шасси. ETH еще не продемонстрировала свой алгоритм в реальных условиях (например, сильные ветры, GPS локализации, различное распределение полезной нагрузки). Однако, учитывая надежность решения (показанного на видео), возможно, Google не стоит отказываться от своего проекта и создать новую модификацию беспилотного аппарата.

Беспилотник способен зависать в воздухе, направив вверх нос и направляющую тяги. Для наиболее быстрого полета вперед, беспилотный аппарат отклоняется почти в горизонтальное положение, что обеспечивает эффективную подъемную силу благодаря обычной конструкции крыла. По сравнению с другими, способными к зависанию воздушными аппаратами с жестким крылом, такими как конвертопланы, здесь основным преимуществом является механическая простота конструкции. Отсутствие механизма для изменения направления двигательной системы экономит вес и повышает надежность.

Демонстрируемый на видео алгоритм основан на системе оптимального управления. Оптимальные траектории для множества начальных ориентаций заранее вычислены и соответствующие начальные данные требуемой скорости аппарата хранятся в небольшой таблице соответствия (500 записей). Внешний контур управления, работающий на частоте 50 Гц, считывает из таблицы соответствия нужные скорости для текущей ориентации и передает их во внутренний контур управления. Внутренний контур управления работает на частоте 1000 Гц и отслеживает необходимые угловые скорости аппарата с двумя пропеллерами и двумя закрылками, с использованием обратной связи от скоростного гироскопа. В результате сложность вычислений в режиме реального времени получается крайне низкой.

Пропеллеры приводятся во вращение бесщеточными двигателями Hacker A05-13S, монтажные крепления которых к крыльям сделаны методом 3D-печати. Во время зависания беспилотного аппарата в воздухе очень важно, чтобы большая часть закрылков находилась в воздушном потоке от пропеллера с тем, чтобы обеспечить эффективность закрылков и высокую маневренность системы. Двигатели управляются контроллером ZTW Spider 12A с программной прошивкой Simonk, что позволяет быстро реагировать на ситуацию, изменяя установки регулятора тяги. Поскольку специализированная прошивка Simonk настроена на максимально быструю реакцию системы, контроллеры двигателей довольно сильно нагреваются и поэтому для охлаждения размещены в воздушном потоке от пропеллера.

Две радиостанции закреплены на нижней стороне воздушного аппарата. Модуль Wifly предназначен для передачи широкополосной телеметрии, а обладающий низкой задержкой радиоканал со скачкообразной перестройкой частоты в диапазоне 2,4 ГГц предназначен для передачи команд управления от наземной станции. Общая временная задержка системы, включая ввод данных о движении и задержку канала радиосвязи, составляет около 35 миллисекунд.

Закрылки приводятся в действие сервоприводами МКС DS65K, которые обеспечивают быструю реакцию на изменение угла закрылков. Стандартная конструкция закрылков предназначена для горизонтального полета с неподвижным крылом и не обеспечивает достаточно возможностей для управления в режиме зависания. Поэтому их площадь увеличивается пластинами из углеродного волокна. Это увеличивает эффективность закрылков в четыре раза. Максимальное отклонение закрылков 30 градусов.

Блок управления полетом (БУП) Pixhawk PX4 работает как бортовой комплекс управления, который отслеживает требуемые скорости летательного аппарата с помощью гироскопа, который также входит в состав БУП. Система безопасности отключает приводы, если аппарат перестает принимать команды или напряжение батареи окажется слишком низким.

Комментарии

(0) Добавить комментарий

Ищите команду разработчиков? Не можете найти робота для своих нужд? Пишите нам!

Для обратной связи укажите ваш E-mail, он будет доступен только администратору. Так вы сможете оперативно узнать, когда ответ на ваш вопрос будет опубликован

Новые комментарии

Топ 5 короткометражек про роботов
АКПлатон
17.07.2017
06:28:00
Самый, как мне кажется, содержательный и полезный фильм о роботах - "Короткое замыкание" (причем - его 1я серия). ...
Модульный игрушечный робот Xiaomi MI (+видео)
Опытный Гость
14.07.2017
12:00:11
А это что такое, как не датчики? ...