Новые беспилотники волокут тяжёлые грузы по земле, если не могут поднять их в воздух. Такой странный, на первый взгляд, подход позволяет им перемещать предметы, вес которых в 40 раз превышает их собственный. Образцом для конструкторов послужили гекконы с их уникальными лапами и осы.
Новинка описана в научной статье, опубликованной в журнале Science Robotics группой во главе с Дарио Флореано (Dario Floreano) из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии.
Внешне эти беспилотники выглядят как обычные миниатюрные дроны: четыре винта, вес сто граммов, питание от аккумулятора. Двигатели аппаратов не отличаются особой мощностью, но это не мешает им перемещать весьма тяжёлые по сравнению с ними объекты.
"Когда вы маленький робот, мир для вас полон препятствий, – говорит первый автор статьи Мэттью Эстрада (Matthew Estrada) из Стэнфордского университета. – Объединение аэродинамических сил нашего летательного аппарата с силами взаимодействия [с грузом], которые мы создаём с помощью механизмов прикрепления, сделало их очень мобильными, очень сильными и вдобавок [позволило остаться] маленькими".
Секрет грузоподъёмности дронов в том, что они прочно прикрепляются к своей ноше. Для этого у них есть два типа крепежей.
К гладким поверхностям дроны буквально прилипают с помощью специальных устройств, прототипами которых послужили лапы геккона. Напомним, что в этом случае сцепление с поверхностью происходит за счёт притяжения между молекулами.
Для более шероховатых тел у дронов в запасе иной козырь: 32 микроскопических крючка, которыми беспилотник цепляется за малейшие неровности, также захватывая "добычу" мёртвой хваткой.
Благодаря такому тесному контакту с грузом дрон может поднимать предметы, весящие вдвое больше его самого. Более тяжёлые грузы он тащит по поверхности. Последнее техническое решение авторы позаимствовали у насекомых.
"Осы могут быстро лететь к куску еды, а затем, если предмет слишком тяжёлый, чтобы [с ним] взлететь, они тащат его по земле. Это стало отправной точкой, вдохновившей нас на подход, который мы использовали", – объясняет соавтор статьи Марк Каткоский (Mark Cutkosky), также из Стэнфордского университета.
Авторы ориентировались на исследования биологов, изучавших, как оса принимает решение, нести предмет по воздуху или тащить по земле (критерием для насекомого служит соотношение массы "летательной" мускулатуры и всей осы вместе с грузом).
Также новые беспилотники оснащены лебёдкой с тросом. Исследователи продемонстрировали, что такая "добавка" позволяет паре летающих роботов открыть тяжёлую дверь, закрепив трос на её ручке.
Конструкция аппаратов такова, что помогает приспосабливать их к разным задачам, используя съёмные модули. Например, им можно приделать колёса для перемещения по относительно ровной поверхности.
"Люди склонны думать о беспилотных летательных аппаратах, что они могут лишь летать и наблюдать за миром. Но летающие насекомые делают много других вещей, им вполне подвластны ходьба, "скалолазание", захват [предметов], строительство. Социальные насекомые сотрудничают, чтобы увеличить свои силы, – рассказывает Флореано. – В этой работе мы показываем, что небольшие дроны, способные сцепляться с объектами окружающей среды и сотрудничать с другими дронами, могут решать задачи, обычно поручаемые роботам-гуманоидам или намного более крупным машинам".
Миниатюрность и манёвренность дронов в сочетании с их способностью перемещать предметы весом в сотни граммов может очень пригодиться спасателям. Например, такой летающий помощник мог бы принести бутылку воды пострадавшему, заблокированному среди завалов. Человек на такое не способен, так как конструкция может обрушиться под его весом, да и не во всякую щель он сможет протиснуться. А перемещающийся по воздуху беспилотник решит задачу с лёгкостью.
В процессе испытаний такой дрон успешно пронёс в полуразрушенное здание видеокамеру. То есть он мог бы стать и "глазами" экстренных служб.
"Есть много лабораторий по всему миру, которые начинают работать с маленькими дронами или летательными аппаратами. Но если посмотреть на те, в которых также думают о том, как эти маленькие транспортные средства могут физически взаимодействовать с [окружающим] миром, [окажется, что] их гораздо меньше", – резюмирует Флореано.
Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о гибком дроне, способном пролезть сквозь любую щель, и о беспилотнике, который может лететь в любом направлении. Кроме того, мы писали о захватах для беспилотников, вдохновлённых когтями хищных птиц.
