Дарио Брешанини, студент Цюрихского Института динамических систем и управления, разработал сложные алгоритмы, благодаря которым квадрокоптеры могут жонглировать перевернутым маятником. Один из них балансирует маятник на своем конце, затем бросает его в воздух, а другой ловит.
Разработка алгоритмов для квадрокоптеров для выполнения удивительного трюка требовало сложного математического моделирования для учета любых ошибок в управлении. Исследователи модифицировали сами квадрокоптеры, закрепив 12-сантиметровую пластину, которая могла удерживать маятник во время балансировки, а также разработали амортизаторы.
Для достижения высшего пилотажа с помощью дронов г-н Брешианини и его коллеги впервые создали двумерную математическую модель, чтобы понять, что требуется поднятия маятника в воздух
"Он показал идеальную траекторию с точки зрения положений, скоростей и углов, по которым квадрокоптер должен был следовать, чтобы бросить маятник", - написал Маркус Вайбель на сайте Robohub.
Идеальный баланс
Как уже было сказано, молодые разработчики модифицировали квадрокоптеры, закрепив пластину размером 12 сантиметров, которая могла удерживать маятник во время балансировки, а также разработали специальные амортизаторы. На следующем этапе они провели ряд исследований, чтобы выяснить, насколько хорошо эта теоретическая модель соответствует реальной жизни. Для этого они бросали маятник вручную, чтобы изучить его аэродинамические свойства и точно рассчитать время движения квадрокоптеров.
Затем они проверили процесс балансировки, метания, ловли и перебалансировки маятника между двумя крошечными летательными аппаратами, адаптируя по ходу математические расчеты. По словам всех участников, проект был очень интересным, потому что объединил различные области текущих исследований, нужно было найти правильный ответ на многие вопросы, которые раньше не поднимались:
1. Как можно запустить шест с квадрокоптера?
2. Где он должен быть пойман?
3. Насколько его нужно подбросить?
4. Где должен находиться второй квадрокоптер?
5. Что произойдет при ударе?
Самой большой проблемой для запуска системы была часть уловления. Исследователи пробовали различные маневры ловли, но ни один из них не работал, пока не ввели алгоритм, который адаптирует параметры траектории ловли для устранения систематических ошибок.
А все ли так гладно?
Главная проблема заключалась в очень динамичном характере самого действия - общее время между броском и захватом составляет чуть более половины секунды. Это очень короткое время для маневрирования ловящими квадрокоптерами.
Второй серьезной проблемой, с которой столкнулись исследователи, был высокий риск неудачи. Неудачные захваты, как правило, приводили к тому, что маятник врезался в лопасть ротора, отправляя квадрокоптеры резко вниз. Естественно, при таком ударе дроны падали и разбивались.
Разбившийся квадрокоптер не только требовал дополнительных расходов на ремонт, но повторную калибровку беспилотного летательного аппарата для повторного определения его рабочих параметров и перезапуска алгоритмов.
Маркус Хен, аспирант ETH Zurich, который курировал проект г-на Брешианини, отметил, что это был один из самых интереснейших проектов, в которых он принимал участие. Команда ученых начала работу с обратных расчетов, задаваясь вопросом, будет ли вообще физически возможно бросить и поймать маятник, управляя беспилотными летательными аппаратами. Как оказалось, для настоящих энтузиастов нет ничего невозможного. Зато, у пользователей появилось еще одно интересное и необычное применение дронов.
Первый в мире цирк с дронами
А вот первый в мире цирк с дронами был проведен в Голландии еще в 2015 году. Правда, беспилотники не выполняли трюки, а использовались для дополнительного освещения. Их оснастили лазерами и прожекторами, благодаря чему состоялось поистине феерическое шоу с настоящими танцами.
Хоть организаторы и заявили, что подобное представление является первым в мире, годом ранее одной канадской группой был снят небольшой видеоролик, где квадрокоптеры использовались аналогичным образом.
