IEEE | わずか1秒でドローンは地上で宙返りできる

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翼を軽く押すと、ドローンはわずか1.1 秒で回転します。

飛行時の重量が軽減される角度まで翼を素早く回転させます。

気が付くと、すでに地面から飛び立っています。

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平地での旋回性はもちろん、砂利道やウッドチップ、傾斜地でも軽々と旋回できる、まるでカブトムシのような柔軟性。

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現在、この研究はIEEEに掲載されています。ドローンが奇妙な場所に落ちる心配はもうありません!

カブトムシのコートを着る

このドローンはまさにカブトムシからヒントを得て作られており、鞘翅と後翅の 2 対の翼を使用しています。

このうち鞘翅は主に「ひっくり返す」役割、翼の保護、上向きの力の提供を担い、後翼は主に飛行の役割を担っています。

下の写真は、このドローンの機体構造の図です。

写真からわかるように、一対の鞘翅を制御するには、ピッチング鞘翅翅サーボが必要です。

サーボシステムは、入力されたターゲット（または与えられた値）に従って物体の位置、向き、状態を柔軟に変化させ、トルク、速度、位置を効果的に調整できるように、プロセスを正確に追跡または再現するために使用されるフィードバック制御システムです。

このうち、サーボシステムは主にサーボモーターに依存して、鞘翅を制御してねじりや並進運動を行うための電力を供給します。

ドローンの他のコンポーネントのパラメータは次のとおりです。

実験により、鞘翅が長いほど、ドローンの「ターンオーバー」の成功率が高くなり、必要な時間が短くなることがわかった。そのため、チームは最終的に17cmの鞘翅を選択しました。

これにより、小型ドローンを平らに置いたときに手動で調整する必要がある問題が簡単に解決されます。

同時に、ドローンが上昇するときに翼が動力を供給することもできます。

この「ビートル」ドローンの性能はどんな感じでしょうか？

斜面でも平地でも転倒するのにかかる時間はわずか1.1秒です

旋回速度から判断すると、このドローンは約1 秒でまっすぐにひっくり返ることができます。

もちろん、ドローンは斜面やさまざまな路面での旋回など、地形適応性に優れた設計になっています。

傾斜から判断すると、このドローンは最大 30° の傾斜まで正常に転倒できます (30° を超えると滑ります)。

道路の種類に関しては、このドローンは歩道、砂利道、木片で覆われた地面など 5 種類の地形で100% の成功率で旋回できます。

草や砂などのより複雑な地形の場合、成功率は約 20% ～ 40% になります。

設計の観点から見ると、ビートル UAV は他の適応型ロボットよりもはるかにシンプルです。

たとえば、「壁の上を歩く」または「変形する」ことができる適応型ロボットには、複雑な機械システムの設計が必要になることが多く、ゴキブリをベースに設計された飛行ロボットは、翼を広げて揚力を得ることができません。

通常のドローンの場合、転倒防止のために設計されたものの中には、重量が増加し、パワーが低下するだけのものもあります。

しかし、ドローンに一対のカブトムシの翼を追加すると、機体に上向きの力と位置調整が与えられるだけでなく、設計の複雑さも大幅に軽減されます。

これはネットユーザーたちにMinecraftのエリトラを思い出させた。飛行道具として、鞘翅は滑空時に横に広がります。

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△画像出典：Twitter @Minecraft Dungeons

現在、ゲーム内のエフェクトがドローン上で実現されています。

チームについて

著者の何人かは、スイス連邦工科大学ローザンヌ校 (EPFL) のインテリジェント システム研究所の出身です。

この研究室は、バイオロボティクス、人間と機械の統合など、AIとロボットの研究に重点を置いています。

研究室の責任者はダリオ・フロレアーノ氏で、彼の論文はこれまでに 28,341 回引用されており、単一論文の引用回数が最も多いのは 2,500 回を超えています。

この論文の筆頭著者である Charalampos Vourtsis 氏は、ロボットを作るだけでなく、3D プリントされた Raspberry Pi など、いくつかの 3D プリント プロジェクトやコンピューター ビジョン関連のものも作っています。

次に、チームはドローンをさらに最適化して、傷がついたときに翼が損傷しないように保護する「保護シェル」にしたいと考えています。

ビートルドローンについてさらに詳しく知りたい場合は、下の論文をクリックして確認してください。

論文の宛先:
https://ieeexplore.ieee.org/document/9479684