Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) создали настоящего трансформера, который меняет представления о передвижении машин между воздухом и землёй. Aerially Transforming Morphobot (ATMO) может бесшовно переходить из режима летающего дрона в наземное транспортное средство без остановки, используя всего один двигатель для управления трансформацией.
В отличие от обычных гибридных роботов, которым требуется приземлиться для перестройки, ATMO обладает интеллектом, позволяющим трансформироваться прямо в воздухе. Благодаря этому он может сразу же начать движение по земле без паузы. Повышенная манёвренность и надёжность особенно полезны для коммерческих систем доставки и роботизированных исследователей. Робот использует четыре турбины для полёта, а защитные кожухи этих турбин становятся колёсами в наземной конфигурации. Вся трансформация осуществляется одним двигателем, который перемещает центральный шарнир, поднимая турбины в режим дрона или опуская их для езды по земле.
Учёные описали робота и его сложную систему управления в статье, недавно опубликованной в журнале Communications Engineering. «Мы спроектировали и построили новую роботизированную систему, вдохновлённую природой — тем, как животные используют своё тело по-разному для разных видов передвижения», — говорит Иоаннис Мандралис, аспирант аэрокосмического факультета Caltech и ведущий автор публикации. Например, птицы летают, а затем изменяют морфологию тела, чтобы замедлиться и избежать препятствий.
Инженерная задача была крайне сложной. «Хотя кажется, что птица легко приземляется и тут же бежит, на самом деле эта проблема остаётся нерешённой в аэрокосмической отрасли уже более 50 лет», — отмечает Мори Гариф, профессор аэронавтики и медицинской инженерии, директор Центра автономных систем и технологий Caltech (CAST). Все летающие аппараты испытывают сложные аэродинамические силы вблизи земли. Например, когда вертолёт садится, его турбины создают мощный поток воздуха вниз.
Для решения этих сложных аэродинамических задач команда провела обширные эксперименты в лаборатории дронов Caltech, включая испытания на тензодатчиках и визуализацию потоков дыма, чтобы понять, как меняется воздушный поток во время трансформации. Полученные данные легли в основу интеллектуальной системы управления на базе предиктивного моделирования, которая позволяет роботу прогнозировать изменения движения и в реальном времени корректировать поведение для поддержания устойчивости. Команда надеется, что уникальное сочетание манёвренности, устойчивости и интеллекта ATMO откроет путь к следующему поколению автономных машин — особенно в сферах доставки, поисково-спасательных работ и планетарных исследований, где важно быстро адаптироваться к непредсказуемым условиям.