Учёные разработали дрон для более безопасной перевозки жидкостей с сферическим баком 💧
Учёные разработали дрон для более безопасной перевозки жидкостей с сферическим баком 💧 Исследователи из Технологического университета имени К. Н. Туси в Тегеране предложили конструкцию беспилотника для перевозки опасных жидкостей, включая высококонцентрированную перекись водорода. В отличие от обычного квадрокоптера, которому необходимо наклонять корпус для горизонтального движения, новая схема позволяет перемещаться в разных направлениях, сохраняя бак практически горизонтальным. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Конструкция включает четыре стандартных ротора для подъёма и стабилизации и дополнительный центральный поворотный ротор с двумя степенями свободы. Он создаёт горизонтальную тягу независимо от положения корпуса. Для уменьшения колебаний жидкости учёные также предложили сферический бак с узкой горловиной, выполняющей функцию демпфера. Система управления сочетает нелинейное прогнозирующее управление (NMPC) для построения траектории и PID-регуляторы для стабилизации аппарата. В компьютерном моделировании ошибка следования трёхмерной траектории в идеальных условиях снизилась с 55 до 4,6 см по сравнению с обычным квадрокоптером. При резком внешнем воздействии максимальный угол колебания жидкости уменьшился с 79,6° до 33,2°, а боковая сила, дестабилизирующая аппарат, сократилась с 16,72 до 6,93 Н. При моделировании непрерывной ветровой нагрузки отклонения крена и тангажа составили всего 0,17° и 0,30° соответственно. Дополнительно исследователи провели 50 симуляционных испытаний со случайными изменениями массы, положения центра тяжести, задержек приводов и шумом датчиков. Средняя ошибка следования траектории составила 17,2 см, максимальная — 34,5 см. По расчётам авторов, алгоритм можно адаптировать для работы в реальном времени на одноплатных компьютерах, однако для этого потребуется оптимизация программного обеспечения. Пока результаты подтверждены только математическим моделированием. Следующим этапом станет создание физического прототипа и лётные испытания, которые позволят проверить взаимодействие жидкости с конструкцией аппарата. Разработка потенциально применима для перевозки химических реагентов и других опасных грузов, а также для сельскохозяйственных работ с жидкими препаратами.