Инженеры из Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали уникального робота, способного трансформироваться в воздухе, что позволяет ему seamlessly переключаться с полета на передвижение по земле. Этот робот, получивший название ATMO (антенно-трансформирующий морфобот), представляет собой прорыв в области робототехники, сочетая возможности дронов и наземных транспортных средств.
Инновации в управлении и трансформации
В отличие от традиционных роботов, которые требуют посадки для преобразования в наземный режим, ATMO может изменять свою форму прямо в воздухе, позволяя ему плавно перейти в режим движения по земле без пауз. Такая способность значительно повышает маневренность робота и расширяет его функциональные возможности, что может быть особенно полезным для применения в коммерческих системах доставки и роботах-исследователях.
ATMO использует четыре двигателя для полета, при этом кожухи, защищающие двигатели, становятся колесами в конфигурации вождения. Ключевым элементом трансформации является центральный шарнир, который с помощью одного из двигателей изменяет угол наклона двигателей, переходя от летательного к наземному режиму.
Технические сложности и аэродинамическая динамика
Процесс трансформации робота в воздухе оказался непростой задачей, связанной с учетом сложных аэродинамических сил, возникающих при близком расположении робота к земле и изменении его формы. Исследователи провели ряд экспериментов в лаборатории беспилотных летательных аппаратов CAST Caltech, используя тензодатчики для анализа изменения тяги при посадке, а также эксперименты с визуализацией дыма для выявления турбулентности и нестабильности.
Как отмечает Мори Гариб, профессор аэрокосмической инженерии в Caltech, такие явления, как "вихревые зоны", которые возникают при столкновении потоков воздуха с землей, представляют собой вызов для аэродинамики. В случае с ATMO сложность заключается не только в борьбе с этими силами, но и в необходимости контролировать турбулентность, возникающую при взаимодействии четырех двигателей, постоянно меняющих степень тяги.
Алгоритм управления и модель предсказания
Для решения этих проблем была разработана новая система управления, основанная на методе модельного предсказательного управления (MPC). Этот алгоритм непрерывно прогнозирует поведение робота, что позволяет адаптировать его действия и сохранять стабильность в процессе трансформации. В отличие от стандартных контроллеров, использующих фиксированные параметры для управления движением, MPC позволяет роботу гибко реагировать на изменения динамики при трансформации.
Иоаннис Мандралис, ведущий автор исследования и аспирант аэрокосмической отрасли Caltech, подчеркивает: "Наш алгоритм управления — это главное новшество в данной разработке. Он должен учитывать динамику взаимодействующих сил, которая меняется с каждым шагом трансформации. Мы продемонстрировали, как робот может адаптироваться к изменяющимся условиям в реальном времени."
Перспективы и применения
Новый робот ATMO открывает широкий спектр возможностей для автономных систем, которые могут перемещаться как по воздуху, так и по земле. Потенциальные области применения включают коммерческую доставку, исследовательские миссии в сложных или опасных условиях, а также мобильные платформы для различных областей робототехники. Технология трансформации в воздухе также обещает существенные шаги вперед в улучшении автономных систем, обеспечивая более высокий уровень мобильности и надежности.
Таким образом, созданная команда инженеров из Caltech сделала значительный шаг в области многорежимных роботов, что открывает новые горизонты для применения гибких и адаптируемых технологий в робототехнике.
Источник: https://techxplore.com/news/2025-05-robot-morphs-midair-flying-terrain.html
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/
