Недавно была опубликована исследовательская работа под названием "Эволюция структур посадки БПЛА в бистабильном пространстве структур оригами Креслинга" в журнале IEEE Robotics and Automation Letters, сосредоточенная на системах посадки БПЛА.
IEEE Xplore
Надежная система посадки помогает беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) выполнять сложные задачи и обеспечивает защиту дорогостоящего бортового оборудования. Большинство существующих систем посадки БПЛА ограничены конкретными сценариями и имеют ограниченную адаптивность к другим условиям.
Вдохновленная структурами оригами, исследовательская группа разработала алгоритмическую модель системы посадки БПЛА на основе бистабильных структур оригами Kresling.
Исследовательская группа проверила эффективность этой новой посадочной структуры, используя систему захвата движения для записи данных о позе структуры. Система команды может автоматически генерировать структуру, необходимую для посадки БПЛА, через процесс генерации ограничений, адаптируясь к различным сложным рельефам.
Эксперименты в помещениях и на открытом воздухе с физическими моделями показали, что эта новая структура значительно увеличивает амортизацию при посадке БПЛА, что улучшает безопасность.
Уличный эксперимент
Структура оригами
Оригами — это древнее искусство. Многие исследователи изучали би стабильные характеристики оригами и широко применяли их в таких областях, как робототехника, медицина и архитектура.
Исследовательская группа использовала графовые грамматические правила и бинарные правила, основанные на бикассочной области трубок Креслинга с четырьмя складками для жестких компонентов, чтобы упростить пространственное графовое представление структур оригами. Они создали новую пространственную поисковую рамку, используя вдохновленный графами эвристический поисковый алгоритм.
Графическая информация об оригами-структуре
Сравнительные эксперименты
Исследовательская группа разработала и изготовила физические модели на основе смоделированных структур. Они использовали оптическую систему захвата движения NOKOV в качестве аналитического инструмента для проведения динамического анализа физических моделей. Испытания по производительности системы посадки были проведены в помещениях и в различных наружных условиях.
Было выбрано три разные модели системы посадки БПЛА для сравнительных экспериментов: первая — это традиционный БПЛА без отдельной системы посадки, вторая — с добавленной системой посадки без конструкции с бистабильной структурой, а третья — с системой посадки, разработанной исследовательской группой с использованием бистабильных структур.
1. Внутренние эксперименты:
В ходе внутренних экспериментов три конструкции для приземления прошли 20 тестов по проверке производительности в помещениях. Следующий график иллюстрирует изменения скорости и ускорения трех систем приземления в течение 2,5 секунд после контакта с землей во время внутренних экспериментов.
Сравнение скорости и ускорения различных посадочных конструкций
Бистабильная посадочная структура преобразует концентрированные силы удара в меньшие, распределенные силы удара. Этот дизайн основывается на деформации структуры оригами, чтобы преобразовать силу вертикального удара в энергию, запасённую в пружинах, что, в свою очередь, увеличивает защиту БПЛА во время процесса посадки.
Сравнение параметров различных посадочных конструкций
2. Уличный экспериментs:
Для дальнейшей валидации комплексной производительности бистабильнойLanding структуры исследовательская команда провела эксперименты в открытых условиях на ровной земле, травяном покрытии и неровной местности с уклоном 15 градусов. БистабильнаяLanding структура продемонстрировала лучшие результаты по сравнению с двумя другими структурами во всех условиях. Она может адаптироваться к условиям местности в момент посадки БПЛА и выбрать наиболее подходящую структурную конфигурацию для более плавной посадки и улучшенной виброизоляции.
Библиография:
Room820, China Minmetals Tower, район Чаоян, Пекин
info@nokov.cn
+ 86-10-64922321
