Команда китайских инженеров разработала новый класс бионических мягких захватных устройств для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые позволят им выполнять различные задачи, такие как захват ключа, подвешенного на ветке дерева, или вытаскивание из воды свободно дрейфующих веток.
Воздушный захват в значительной мере расширяет способности БПЛА, но установленные на них жесткие захватные устройства, как правило, очень тяжелые, имеют только одну модель хвата, а также ограничиваются формой и размером предметов, которые они хватают.
В природе растения, цепляющиеся усиками, могут за счет опоры на предметы во внешней среде добиваться вертикального роста и получения света. Они с начала своего роста способны крепко цепляться за окружающие их стебли и ветки благодаря своим вьющимся свойствам. Кроме того, существует еще одна категория вьющихся растений, на поверхности которых имеются крючкообразные структуры. С их помощью они способны, сформировав взаимную блокировку с контрфорс-объектами, взбираться по вертикальным поверхностям высотных зданий.
Исследователи Чжэцзянского университета, вдохновившись этими вьющимися растениями, разработали два U-образных эксцентричных круглых трубчатых привода. Способность этих приводов к изгибу позволяет БПЛА хватать предметы с помощью крюка или веревки, похожей на виноградную лозу.
На базе этих двух типов привода исследователи же приступили к конструированию двух типов захватных устройств, создав таким образом автономные системы, которые могут контролироваться за счет подачи электрического тока, говорится в научной статье, опубликованной в последнем номере журнала «Science Advances».
Согласно исследованию, грузоподъемность одного привода с крюкообразными структурами примерно на 29% больше грузоподъемности привода без них и максимально составляет около 450 граммов.
В ходе испытаний на открытом воздухе беспилотник подлетел к ключу, подвешенному на ветке дерева. После чего его самоадаптивные захватные устройства прошли сквозь ветви и надежно захватили ключ за счет подачи тока на проволоку высокого сопротивления.
Решение в виде беспилотника с захватом будет полезным для охраны окружающей среды, где БПЛА может использоваться для выполнения таких задач, как сбор мусора в дикой природе и вылов его из рек и озер. В настоящее время в пресноводных экосистемах основным методом очистки является чрезвычайно трудоемкий механический сбор.
В ходе другого испытания на открытом воздухе исследовательская команда использовала БПЛА для извлечения ветки, оказавшейся в озере. Беспилотник подлетел к определенному участку озера и погрузил захватные устройства в водоем. U-образные захватные устройства продемонстрировали свою эффективность, успешно зацепив ветку. Затем автономная система U-Команда китайских инженеров разработала новый класс бионических мягких захватных устройств для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые позволят им выполнять различные задачи, такие как захват ключа, подвешенного на ветке дерева, или вытаскивание из воды свободно дрейфующих веток.
Воздушный захват в значительной мере расширяет способности БПЛА, но установленные на них жесткие захватные устройства, как правило, очень тяжелые, имеют только одну модель хвата, а также ограничиваются формой и размером предметов, которые они хватают.
В природе растения, цепляющиеся усиками, могут за счет опоры на предметы во внешней среде добиваться вертикального роста и получения света. Они с начала своего роста способны крепко цепляться за окружающие их стебли и ветки благодаря своим вьющимся свойствам. Кроме того, существует еще одна категория вьющихся растений, на поверхности которых имеются крючкообразные структуры. С их помощью они способны, сформировав взаимную блокировку с контрфорс-объектами, взбираться по вертикальным поверхностям высотных зданий.
Исследователи Чжэцзянского университета, вдохновившись этими вьющимися растениями, разработали два U-образных эксцентричных круглых трубчатых привода. Способность этих приводов к изгибу позволяет БПЛА хватать предметы с помощью крюка или веревки, похожей на виноградную лозу.
На базе этих двух типов привода исследователи же приступили к конструированию двух типов захватных устройств, создав таким образом автономные системы, которые могут контролироваться за счет подачи электрического тока, говорится в научной статье, опубликованной в последнем номере журнала “Science Advances”.
Согласно исследованию, грузоподъемность одного привода с крюкообразными структурами примерно на 29 процентов больше грузоподъемности привода без них и максимально составляет около 450 граммов.
В ходе испытаний на открытом воздухе беспилотник подлетел к ключу, подвешенному на ветке дерева. После чего его самоадаптивные захватные устройства прошли сквозь ветви и надежно захватили ключ за счет подачи тока на проволоку высокого сопротивления.
Решение в виде беспилотника с захватом будет полезным для охраны окружающей среды, где БПЛА может использоваться для выполнения таких задач, как сбор мусора в дикой природе и вылов его из рек и озер. В настоящее время в пресноводных экосистемах основным методом очистки является чрезвычайно трудоемкий механический сбор.
В ходе другого испытания на открытом воздухе исследовательская команда использовала БПЛА для извлечения ветки, оказавшейся в озере. Беспилотник подлетел к определенному участку озера и погрузил захватные устройства в водоем. U-образные захватные устройства продемонстрировали свою эффективность, успешно зацепив ветку. Затем автономная система U-образных мягких приводов стабильно нагнетала давление под водой, что обеспечило надежный захват предмета. Беспилотник в конце поднялся в воздух и вернулся на берег.
В отличие от жестких захватных устройств, мягкие самоадаптивные захватные устройства могут поглощать вибрации, передаваемые БПЛА, и позволяют предмету вращаться или перемещаться внутри захватных устройств.
Испытания на открытом воздухе показывают, что мягкие захватные устройства обладают уникальными преимуществами в различных сложных условиях. Они могут эффективно работать даже при низкой точности позиционирования беспилотника, отметили исследователи.
Исследователи также добавили, что мягкие захватные устройства доказывают возможность их использования для эффективной транспортировки с помощью БПЛА, обвязывая или зацепляя грузы вручную в сложных условиях, таких как крутые горные склоны.
Алексей Садовников
