Швейцарські інженери навчили 12-гвинтовий дрон з обертовими роторами виконувати складні рухи і при цьому підтримувати енергоефективність польоту або виконувати інше вторинне завдання. Новий алгоритм контролю польоту заснований на застосуванні в якості команд ривків, а не прискорень гвинтів. Препринт опубліковано на arXiv.org.
Більшість мультикоптерів мають конструкцію квадрокоптера з фіксованими роторами. Ця конструкція проста у виробництві та управлінні: щоб повернути або нахилитися в потрібний бік, потрібно просто змінити величину і співвідношення тяги на чотирьох гвинтах. Але через це вона має низьку ефективність, а також обмеження на те, в яких положеннях може стабільно перебувати корпус.
У фіксованих мультикоптерів є альтернатива у вигляді мультикоптерів з поворотними роторами, які можуть розташовуватися окремо по одному ротору на плече, а можуть бути здвоєними і протинаправленими. У таких апаратах вектор тяги можна задавати для кожного ротора або пари роторів окремо, що потенційно дозволяє домогтися набагато більшої маневреності і контролю за положенням корпусу, як у випадку з дроном-інспектором. Але поки область алгоритмів контролю польоту всенаправлених дронів розвивається і досить досконалі конструкції стримані в можливостях алгоритмами.
У 2019 році швейцарські інженери під керівництвом Хуана Ньєто (Juan Nieto) зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха представили 12-роторний мультикоптер зі спарованими поворотними роторами. Вони створили для нього ефективний алгоритм, що дозволяє точно керувати положенням ефектора на дроні. Тепер вони створили новий універсальний алгоритм управління польотом, що дозволяє дрону стабільно перебувати в практично будь-якому положенні.
Він заснований на лінійно-квадратичному регуляторі, причому він дає команди не у вигляді прискорень, а у вигляді лінійних і кутових ривків (ця вектрона величина показує швидкість зростання прискорення). Крім слідування заданої траєкторії алгоритм одночасно може виконувати друге завдання, оптимізуючи рухи, щоб задовольняти умовам їх обох. Наприклад, другим завданням може бути відстеження енергоефективності польоту або мінімізація закручування страхувального кабелю. Крім того, алгоритм справляється з виродженими кінематичними конфігураціями, що виникають при такій конструкції.
Інженери опублікували відео з випробуваннями, в якому видно, як дрон виконує складні маневри, повторюючи корпусом задану траєкторію. Наприклад, в одному з польотів дрон зробив коло, перебуваючи в перпендикулярному поверхні стані і безперервно обертаючись.
Раніше ми розповідали про інший дрон швейцарських інженерів, здатний крім відстеження своєї траєкторії також відстежувати траєкторію другого тіла. Він має класичну конструкцію квадрокоптера, але алгоритм контролю польоту дозволяє йому здійснювати складні маневри з незакріпленим вертикально стоячим жердиною, в тому числі і переворот.