Исследователи из ASU разрабатывают беспилотник, способный выдерживать столкновения

Поисково-спасательные работы после таких катастроф, как сильные землетрясения в Турции и Сирии, - это гонка со временем. Команды экстренного реагирования должны быстро обнаружить пустоты и пространства в обломках зданий, где могут находиться выжившие, до того, как утечка природного газа, затопление водопровода или сдвиг бетонных перекрытий приведут к их гибели.

Передовые технологии играют жизненно важную роль в этих восстановительных операциях. Для поиска признаков жизни используются тепловизионное оборудование и чувствительные прослушивающие устройства. Небольшие беспилотные летательные аппараты также могут обследовать труднодоступные места, но присущая нынешним конструкциям хрупкость ограничивает их применение.

"Мы видим, как дроны используются для оценки ущерба с высоты, но они не могут перемещаться по разрушенным зданиям", - говорит Венлонг Чжан, доцент и эксперт по робототехнике из Университете штата Аризона (ASU). Он говорит, что воздушные дроны должны выдерживать удары и толчки, чтобы раскрыть свой потенциал для поисково-спасательных операций. Для этого он и его команда разработали и испытали квадрокоптер SoBAR (от soft-bodied aerial robot) с надувной рамой. Уникально то, что его жесткость можно регулировать. Надувная рама их дрона весит 10 граммов, по сравнению со 120-граммовой жесткой рамой дрона DJI F450, на основе которого он создан. Результаты работы были опубликованы в журнале Soft Robotics.

"Мы должны изменить нашу ориентацию на избежание контакта с окружающей средой. Дроны должны физически взаимодействовать с окружающей средой для выполнения целого ряда задач, - говорит Чжан. - Мягкое тело не только поглощает ударные силы, обеспечивая устойчивость к столкновениям, но и обеспечивает податливость материала, необходимую для динамических маневров, таких как приземление на ветку".

Приземление на ветку - это пример контролируемого столкновения. Птицы технически сталкиваются с ветками деревьев или другими конструкциями, когда приземляются и садятся на них. Их податливые суставы и мягкие ткани поглощают силу удара, а пассивный механизм фиксации в лапах позволяет им цепляться за неровные поверхности без использования мышечной энергии для удержания их на месте.

Чжан и его команда черпали вдохновение в этой птичьей модели при разработке тканевого гибридного бистабильного захвата для своего квадракоптера. Бистабильность означает, что у него есть два устойчивых равновесных состояния: открытое и закрытое. Он просто реагирует на удар при приземлении, закрываясь и надежно цепляясь за предметы различных форм и размеров.

"Он может приземляться практически на все. Кроме того ему не нужен актуатор для обеспечения энергии для удержания на поверхности. Он просто закрывается и остается в таком положении, не потребляя энергии", - говорит Чжан.

Такая механика важна для продолжительных операций в полевых условиях. Дроны можно разместить там, где это необходимо, и затем выключить роторы для экономии заряда батареи.

Чжан говорит, что такое динамическое взаимодействие с окружающей средой может расширить возможности использования дронов в поисково-спасательных операциях, а также для других целей, таких как мониторинг лесных пожаров и помощь военной разведке.