Lepsze sterowanie pojazdami bezzałogowymi dzięki ptakom i pszczołom

Lepsze sterowanie pojazdami bezzałogowymi dzięki ptakom i pszczołom

Inżynierowie lotnictwa i mechaniki University of Arizona (UA) badają ptaki i pszczoły z myślą o bezzałogowych pojazdach latających, które będą w stanie utrzymywać się w dłużej w powietrzu i radzić sobie z nagłymi podmuchami powietrza.

Naukowcy z UA opracowują metody analizy matematycznej i projektowania, które mogłyby radykalnie poprawić możliwości bezzałogowych pojazdów naziemnych i latających, a także innych systemów samodzielnie podejmujących decyzje.

Projektują oni komputerowe systemy sterowania, które pewnego dnia mogą umożliwić zrobotyzowanym jednostkom latającym utrzymywać się w powietrzu w nieskończoność. Systemy te mogłyby posłużyć do bezpiecznego przeprowadzenia pojazdów naziemnych i latających przez otwory prowadzące do budynków. Mogłyby też pomóc samolotom i pojazdom naziemnym bezpiecznie nawigować w zatłoczonych środowiskach.

„To, czym zajmujemy się tu w laboratorium, to głównie teoria.” – stwierdził Ricardo Sanfelice, dyrektor laboratorium. „Modelujemy dynamiczne systemy, analizujemy je matematycznie, opracowujemy metody sterowania, testujemy je w symulacjach, a gdy to możliwe, oceniamy je na naszym stanowisku testowym.” – dodał.

„Jednakże ze względu na złożoność ruchów w niektórych systemach, które mogą obejmować nagłe zmiany kierunku i prędkości, musimy być bardzo uważni, by symulacje komputerowe odzwierciedlały rzeczywistość. Dlatego odwołujemy się do eksperymentów potwierdzających nasze wyniki.” – stwierdził Sanfelice.

Laboratorium zlokalizowane w budynku Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej UA, składa się z pokoju komputerowego oraz ogromnego stanowiska testowego z ośmioma kamerami rejestrującymi ruch.

Zespół Sanfelice’a bada metody pozyskiwania energii z podmuchów wiatru oraz energii termalnej, która umożliwiłaby utrzymywanie się w powietrzu. „To jest zupełnie odmienne od tradycyjnych systemów sterowania, gdzie starasz się zniwelować skutki zakłóceń. Tu staramy się je wykorzystywać.” – stwierdził.

Jeden z projektów dotyczy samodzielnego wznoszenia się, w którym komputer pilotuje aktywnie poszukując prądów wznoszących. W laboratorium, to wentylatory i tunele powietrzne naśladują prądy i powiewy wiatru.

„Gdy samolot wykryje zmianę wysokości niezwiązaną z systemem nawigacji, komputer zaczyna badać ten obszar w poszukiwaniu prądów wznoszących.” – powiedział Sanfelice.

Naukowcy badają również mechanizm przelatywania modeli samolotów przez okna. Zupełnie jak pszczoły wlatujące do ula. „Z punktu widzenia sterowania, możemy chcieć naśladować manewry, które wykonują pszczoły, a w szczególności manewry, które wykonują, by poradzić sobie ze zmiennymi prądami powietrznymi.” – powiedział Sanfelice.

Zauważył on, że teoria hybrydowego systemu sterowania jest relatywnie nowym obszarem, ewoluującym od zaledwie dwudziestu lat. W zawiązku z tym, wszystkie teoretyczne narzędzia do analizy, projektowania i symulowania hybrydowych systemów sterowania są wciąż jeszcze we wczesnym stadium.

„Opracowujemy zestaw narzędzi dla takich systemów, by uczynić je bardziej przyjaznymi projektantom i użytkownikom.” – powiedział Sanfelice. „Mamy nadzieję, że nasze oprogramowanie do symulacji dla tych systemów stanie się w końcu częścią komercyjnego symulatora.” – dodał.

(lk)