FlyingToolbox: дроны обмениваются инструментами в воздухе

Летающие роботы-манипуляторы уже доказали свою эффективность в различных сферах — от промышленного обслуживания до строительства. Особенно ценными они становятся в труднодоступных или опасных зонах, где присутствие человека сопряжено с риском. Несмотря на постоянное совершенствование технологий, некоторые задачи до сих пор оставались для дронов сложными.

Одной из таких проблем была совместная работа нескольких аппаратов в воздухе, включая передачу инструментов. Подобно тому, как медсестра подаёт врачу инструменты во время операции, дроны могли бы оперативно менять оснащение без остановки работы. Однако этому мешало явление нисходящего потока — мощного движения воздуха между дронами, нарушающего точность их движений и процедуры стыковки.

Группа исследователей из Университета Вестлейк в Китае разработала систему микро-летательных аппаратов (МЛА) FlyingToolbox, способную с высокой точностью обмениваться инструментами в полёте. Результаты испытаний нового решения были опубликованы в журнале Nature.

Система включает МЛА с набором инструментов и МЛА-манипулятор с robotic arm. Для точного позиционирования используется отслеживание QR-кодов, нейросетевая оценка возмущений от нисходящего потока в реальном времени, а также электромагнитный механизм стыковки с эластичными креплениями.

В ходе испытаний система успешно выполняла многоэтапные задачи и смену инструментов как со статичным, так и с движущимся дроном-инструментарием. В 20 последовательных испытаниях на стыковку FlyingToolbox показала точность в 0,80 ± 0,33 см даже при скорости нисходящего потока до 13,18 м/с. Это существенное улучшение по сравнению с аналогичными системами, точность которых ранее составляла 6–8 см.

Хотя система пока тестировалась в лабораторных условиях, её создатели уверены в потенциале разработки. Высокая точность, надежность и универсальность открывают возможности для применения в таких областях, как замена батарей, пополнение материалов и другие сложные кооперативные задачи.