FlyingToolbox: Drones που ανταλλάσσουν εργαλεία στον αέρα με ακρίβεια

Η δυνατότητα δύο drones να ανταλλάσσουν αντικείμενα ενώ πετούν μπορεί να φαντάζει απλή, όμως στην πραγματικότητα αποτελεί ένα εξαιρετικά περίπλοκο και τεχνολογικά απαιτητικό εγχείρημα.

Αυτή τη δυνατότητα φαίνεται πως ανοίγει το FlyingToolbox, ένα σύστημα που ανέπτυξαν ερευνητές από το Westlake University στην Κίνα και το οποίο κατάφερε για πρώτη φορά στον κόσμο να πραγματοποιήσει με επιτυχία μια τέτοια διαδικασία, ξεπερνώντας ένα πρόβλημα που μέχρι σήμερα καθιστούσε τις συγκεκριμένες μανούβρες σχεδόν αδύνατες: τη δίνηση του αέρα που προκαλείται από τις έλικες των drones, γνωστή ως downwash.

Όταν ένα drone πετά πάνω από ένα άλλο, ο αέρας που κατεβαίνει από τις έλικες μπορεί να φτάσει τα 13 μέτρα το δευτερόλεπτο, δημιουργώντας τέτοια αναταραχή που η πτήση του κάτω drone γίνεται ασταθής. Για αυτόν τον λόγο, οι σχηματισμοί τύπου συστάδας, δηλαδή τοποθέτησης ενός drone πάνω σε άλλο, θεωρούνταν αδύνατοι μέχρι σήμερα. Το FlyingToolbox ήρθε να αλλάξει τα δεδομένα.

Το σύστημα χρησιμοποιεί δύο τύπους drones: στο κάτω μέρος βρίσκεται το “toolbox drone”, που λειτουργεί ως ιπτάμενη αποθήκη μεταφέροντας διάφορα εργαλεία, ενώ στο πάνω μέρος πετά το “drone manipulator”, εξοπλισμένο με ρομποτικό βραχίονα ικανό να αρπάζει και να επιστρέφει τα εργαλεία κατά τη διάρκεια της πτήσης.

Για να διατηρηθεί η ισορροπία, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα συνδυασμό προβλέψεων ροής αέρα σε πραγματικό χρόνο, μαγνητικών συστημάτων αγκύρωσης και μηχανικής όρασης. Ένα νευρωνικό δίκτυο επεξεργάζεται συνεχώς την κατεύθυνση και την ένταση του downwash, επιτρέποντας στο κάτω drone να αντισταθμίζει αυτόματα τις κινήσεις και να διατηρεί τη θέση του. Και τα δύο drones χρησιμοποιούν QR codes για να ευθυγραμμιστούν με ακρίβεια μικρότερη του ενός εκατοστού, ακόμη και σε συνθήκες αέρα με έντονη αναταραχή.

Τα αποτελέσματα των πειραμάτων είναι εντυπωσιακά: 20 συνεχόμενες αγκυρώσεις χωρίς λάθη, με μέσο περιθώριο σφάλματος μικρότερο από ένα εκατοστό. Πρόκειται για σημαντική βελτίωση σε σχέση με προηγούμενα συστήματα, που είχαν ακρίβεια μόλις 6-8 εκατοστά. Σημαντικό ρόλο σε αυτό παίζει και ο σχεδιασμός των συνδετήρων: ο βραχίονας του επάνω drone διαθέτει μεταλλική θήκη που αγκιστρώνει αυτόματα τους ευέλικτους μαγνητικούς συνδετήρες του κάτω drone, απορροφώντας μικρές αποκλίσεις στην ευθυγράμμιση.

Πέρα από την επίδειξη ασύγκριτου επιπέδου ελέγχου, το FlyingToolbox ανοίγει το δρόμο για μια νέα γενιά συνεργατικών drones. Στο μέλλον, αντίστοιχα συστήματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε αποστολές όπου η ανθρώπινη παρουσία είναι επικίνδυνη, όπως σε επιχειρήσεις διάσωσης μετά από φυσικές καταστροφές, στη συντήρηση κτιρίων και υποδομών σε μεγάλα ύψη ή σε βιομηχανικούς ελέγχους σε επικίνδυνες περιοχές.

Μέχρι στιγμής, οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν μόνο σε εσωτερικούς χώρους, αλλά η ομάδα εργάζεται ήδη σε εκδόσεις κατάλληλες για εξωτερική χρήση και σε πιο ευέλικτους ρομποτικούς βραχίονες, ικανούς να χειρίζονται πιο σύνθετα αντικείμενα. Σύμφωνα με τη δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Nature, ο ουρανός σύντομα μπορεί να γεμίσει με ομάδες drones που θα μοιράζονται εργαλεία και θα συνεργάζονται σαν μια αληθινή ομάδα τεχνικών, αιωρούμενη στον αέρα.

[via]