Запускаемый из пневмопушки дрон научили самостоятельной стабилизации

Американские инженеры разработали новую версию дрона SQUAD, запускаемого в воздух пневматической пушкой. Он имеет конструкцию гексакоптера, а не квадрокоптера, как первый прототип, а также умеет автономно стабилизировать свое положение после запуска с помощью визуальных датчиков, причем даже в условиях подавления GPS. Разработка была представлена на конференции ICRA 2020, препринт о ней доступен на arXiv.org.

В последние несколько лет военные некоторых стран начали пробовать применять мультикоптеры для своих задач. К примеру, квадрокоптер можно использовать во время разведывательных операций в качестве менее заметной альтернативы полноценной авиации. Но для запуска обычных дронов необходима ровная и неподвижная площадка, а также небольшой запас времени, а остановка боевой машины или конвоя для запуска может быть опасна. Поэтому инженеры разрабатывают системы мобильного и мгновенного запуска: например, у американских военных есть трубная пусковая установка для одноразовых дронов самолетного типа Coyote.

Недавно группа инженеров под руководством Бретта Кеннеди (Brett Kennedy) из NASA представила дрона со складными плечами, запускаемого из трубной пусковой установки: его можно было запускать даже с автомобиля, движущегося со скоростью 80 километров в час. У него, однако, был заметный недостаток: после запуска он автономно стабилизировал только угол наклона, а за компенсацию движения по вертикали и горизонтали отвечал оператор.

В новой версии инженеры реализовали полностью автономную стабилизацию аппарата после запуска, причем как пассивную, так и активную, на основе визуально-инерциальной навигации. Для этого разработчики использовали новые датчики и более мощный компьютер, поэтому им пришлось адаптировать конструкцию под большую массу. Вторая версия SQUAD имеет конструкцию гексакоптера с шестью складываемыми вдоль корпуса плечами и еще тремя складными стабилизиторами, которые позволяют дрону ориентироваться вдоль потока воздуха сразу после запуска. Также стабилизации помогает то, что в верхней части дрона находится обтекатель, внутри которого установлен относительно тяжелый аккумулятор.

Активная фаза стабилизации начинается после того, как дрон вылетел из пневматической пусковой установки, полностью расправил плечи и запустил моторы. Сначала дрон по показаниям инерциального датчика выправляет положение корпуса, стараясь снизить крен и тангаж до нуля. Затем, примерно через три секунды, набегающий поток воздуха перестает сильно влиять на показания барометра, он подключается к системе и позволяет стабилизировать высоту. Наконец, когда стабилизируются показания инфракрасной камеры и лазерного дальномера, алгоритмы начинают учитывать их данные и стабилизировать положение дрона в плоскости относительно земли.

 

Инженеры испытали дрон сначала на стационарной площадке, страхуя его тросом, продетым через блок на потолке, а затем и на открытой местности без страховки. В дальнейшем они планируют испытывать его в условиях сильного ветра, также запускать с движущегося автомобиля.

Недавно американские военные запатентовали складной крылатый дрон с парапланом, который можно запускать из стандартного 40-миллиметрового подствольного гранатомета. А австралийская компания DefendTex в прошлом году показала рабочий прототип квадрокоптера для 40-миллиметровых гранатометов, правда, без крыла и параплана.

Григорий Копиев