A drónok egyik legnagyobb korlátja távoli vagy szélsőséges környezetben az energiaellátás. Egy multikopternek akkor is folyamatosan működtetnie kell a motorjait, ha csak egy adott pont felett lebeg, köröz és méréseket végez. A kanadai Université de Sherbrooke kutatói ezért más megközelítést választottak: olyan repülőeszközt készítettek, amely a meredek jégfelületeken is képes leszállni és stabilan ott maradni.
Az Ice Dart nevű, 2,65 kilogrammos quadkopter különleges lábait a macskák visszahúzható karmai ihlették. A kutatók szerint ez az első olyan drón, amely akár 60 fokos jeges felületen is képes megkapaszkodni. A fejlesztést az IEEE Transactions on Field Robotics című folyóiratban ismertetett kutatásban mutatták be.
Karmokat kapott a drón
A rendszer működésének kulcsa három műszaki megoldás együttes alkalmazása. A drón négy szénszálas lábának végén két-két rugóterhelésű tüske található, amelyek ellentétes irányba mutatnak. Ennek köszönhetően a megfelelő tüske attól függően kapaszkodik bele a jégbe, hogy a gép milyen irányból érkezik a lejtőre.
Isaac Tunney, az Université de Sherbrooke posztdoktori kutatója és a tanulmány első szerzője közölte: a visszahúzható tüskék ötletét a macskakarmok adták. A cél olyan lábak létrehozása volt, amelyek a drón helyzetétől, a felület geometriájától és a jég állapotától függetlenül, passzív módon képesek a megfelelő pillanatban megkapaszkodni.
A tüskék azonban önmagukban nem lennének elegendők. Leszálláskor meg kell akadályozni azt is, hogy a gép az ütközés után visszapattanjon a jégről. Ehhez a mérnökök 38 súrlódótárcsából álló, energiaelnyelő futóművet alkalmaztak, amely csillapítja a becsapódás erejét.
A harmadik megoldás a rotorokhoz kapcsolódik. Közvetlenül a jéggel való érintkezés után a motorok egy rövid időre megfordítják a tolóerő irányát, így a drónt a felülethez nyomják. Ez segít abban, hogy a tüskék megfelelően belekapjanak a jégbe – különösen nagy dőlésszögnél, ahol a gravitáció már jóval kisebb erővel szorítja a gépet a felülethez.
Izlandon is próbára tették
Az Ice Dart nem csak a laboratóriumban bizonyított. A kutatók az izlandi Fjallsjökull gleccser térségében természetes jégfelületeken is tesztelték a konstrukciót.
A terepi kísérletek során a drón 24 sikeres leszállást hajtott végre, 100 százalékos sikeraránnyal. A gép akár 58 fokos lejtőkön is meg tudott kapaszkodni, miközben a széllökések sebessége meghaladta a 30 km/órát. Kontrollált laboratóriumi teszteken 60 fokos jégfelületen, akár 3 m/sec-os leszállási sebesség mellett is sikerrel járt.
A fejlesztés jelentőségét azonban nem önmagában a látványos leszállási képesség adja. Ha a drón stabilan rögzül a jéghez, nincs szüksége arra, hogy folyamatosan a levegőben maradjon. Leállíthatja a rotorokat és helyhez kötött szenzorplatformként folytathatja a méréseket, amivel jelentősen csökkenthető az energiafogyasztása.
Ez hosszabb megfigyelési időt tehet lehetővé olyan környezetben, ahol az akkumulátorcsere vagy a műszerek rendszeres megközelítése különösen nehéz.
Jéghegyeket is megfigyelhetne
A kutatók több lehetséges alkalmazási területet is látnak a technológiában. Az Ice Darthoz hasonló eszközök használhatók lehetnek jéghegyek követésére, környezeti és éghajlati mérésekre, valamint a tengeri közlekedés biztonságának támogatására.
A jéghegyek helyzetének és mozgásának pontos követése például hajózási útvonalak és tengeri létesítmények szempontjából is fontos. Egy leszállni és hosszabb ideig helyben maradni képes drón olyan területeken is telepíthetne érzékelőket, amelyeket hajóról vagy helikopterről nehéz és költséges megközelíteni.
A fejlesztés ugyanakkor egyelőre kutatási prototípus. Az izlandi kísérleteknél az Ice Dartot még ember irányította, és egy második drónnal vizuálisan is figyelték a műveleteket. A rendszert valóban sodródó, nyílt vízen mozgó jéghegyen sem tesztelték még.
A következő fontos fejlesztési lépés ezért az autonóm leszállás megvalósítása lehet. Ha ez sikerül, a technológia a látványos biomimetikus kísérletből hosszú ideig működő, önálló sarkvidéki megfigyelőrendszerré fejlődhet.
Forrás: New Atlas
Borítókép: Université de Sherbrooke
