Аннотация:
Исследовательская группа Сингапурского университета технологий и дизайна (SUTD) разработала новую платформу бионических роботов под названием АЛЬБАТРОС. Его концепцию дизайна можно резюмировать как «падающую, как семена клена, и плывущую, как парусник». Система предназначена для решения задачи долговременного мониторинга в удаленных от берега водах. Ожидается, что в будущем он продолжит работать в море еще несколько недель, обеспечивая недорогое и высокоэффективное решение для мониторинга окружающей среды.
ALBATROSS означает «Воздушный посадочный модуль с плавучим автоматическим датчиком движения». Исследователи надеются объединить преимущества быстрого развертывания авиационных платформ с долговечностью морского навигационного оборудования, чтобы робота можно было сбрасывать прямо с самолета в целевой морской район, автоматически корректировать свое положение после падения в воду и использовать энергию ветра для автономного плавания.
В течение долгого времени мониторинг окружающей среды океана стоял перед дилеммой. Хотя традиционные корабли могут оставаться в районе миссии в течение длительного времени и собирать данные, часто требуется много времени, чтобы достичь целевого места; при этом самолеты могут быстро достичь назначенного района, но не могут находиться постоянно для выполнения задач наблюдения. Исследовательская группа считает, что «АЛЬБАТРОС» сочетает в себе преимущества обоих, может быть быстро развернут и оставаться на месте в течение длительного времени.
В реальных сценариях использования самолет доставит АЛЬБАТРОС в целевой морской район и осуществит десантирование. Робот оснащен двумя жесткими парусами-крыльями. Эти паруса-крылья не только замедляют скорость спуска, но и служат источником энергии для парусника после падения в воду, поэтому нет необходимости в дополнительных парашютах или специальном шасси.
Во время спуска паруса крыла будут пассивно вращаться, как семена клена, оказывая стабилизирующий эффект за счет вращения, замедляя скорость падения и сохраняя устойчивое положение. Когда платформа касается воды, ее специальная конструкция распределения веса поможет роботу автоматически восстановить правильное положение. Затем два крыла-паруса начали использовать энергию ветра, чтобы толкать платформу вперед, а поверхность руля направления, созданная по образцу конструкции «рыбьего хвоста», отвечала за управление курсом.
Исследовательская группа заявила, что концепция дизайна АЛЬБАТРОСА заключается не в борьбе с окружающей средой, а в полном использовании природных сил для выполнения задач. Робот полагается на пассивное вращение для безопасного приземления, осуществляет автоматическое выравнивание за счет конструкции центра тяжести, а затем использует силу ветра для достижения непрерывного движения. Исследователи полагают, что эта относительно простая механическая конструкция, как ожидается, значительно снизит затраты и будет способствовать широкомасштабному развертыванию в районах, труднодоступных традиционными методами.
После перехода в крейсерский режим АЛЬБАТРОС может автономно перемещаться между несколькими заданными путевыми точками, опираясь только на три исполнительных механизма и три навигационных датчика. Чтобы проверить эффект конструкции, исследовательская группа однажды выпустила прототип с высоты 150 метров. Результаты испытаний показали, что робот сохранял устойчивость во время спуска, входил в воду с небольшой силой удара и успешно выполнял задачи автономного выравнивания и навигации. По оценкам исследователей, без системы замедления вращения энергия удара, которую испытает подобная платформа при падении в воду, увеличится примерно в 18,5 раз.
В ходе полевых испытаний на Сингапурском водохранилище более крупный прототип АЛЬБАТРОСА достиг максимальной скорости примерно 1 км в час и непрерывно работал примерно 3 часа. За этот период бортовые датчики успешно собрали данные об окружающей среде, такие как влажность, температура и направление ветра.
Исследовательская группа считает, что в будущем эта платформа может широко использоваться в таких областях, как мониторинг окружающей среды, исследования изменения климата, поисково-спасательные операции и морская безопасность. Поскольку в качестве движущей силы он в основном использует энергию ветра, ожидается, что время выполнения его миссии будет значительно увеличено при одновременном снижении энергопотребления.
Однако в настоящее время АЛЬБАТРОС в основном проходит испытания в контролируемой среде и еще не прошел строгих испытаний в реальном открытом море. Исследователи заявили, что следующий этап работы будет сосредоточен на содействии переходу платформы к реальным применениям в морской среде, включая повышение структурной прочности, долговечности и надежности в суровых морских условиях.
Будущие версии «АЛЬБАТРОСА» также планируется оснастить более богатым сенсорным оборудованием, включая подводные датчики, гидроакустические системы и накопители энергии большей емкости, чтобы выполнять более сложные и долгосрочные задачи наблюдения за океаном.
Комментарии