Створено літаючого робота без жодного пропелера — він немов птах парить у висхідних потоках

Вчені з Інституту інтелектуальних систем Товариства Макса Планка в Тюбінгені (Max Planck Institute for Intelligent Systems) та Штутгартського університету (University of Stuttgart) представили літаючого робота Floaty, який тримається в повітрі не за рахунок гвинтів, а завдяки восхідному потоку повітря. Такий політ вимагає значно менше енергії в порівнянні з коптерами та навіть літаками, а також може бути реалізований у керуванні ракетами та метеозондами.

Джерело зображення: Max Planck Institute for Intelligent Systems

Розробка відтворює аеродинаміку птахів, які використовують восхідні потоки повітря: робот змінює аеродинамічну форму «оперення» і таким чином перерасподіляє опір повітряному потоку, щоб зависати і навіть маневрувати при мінімальному витраті енергії своїх акумуляторів.

Робот Floaty оснащений чотирма незалежно керованими створками в верхній частині корпусу. Поворотом їх система змінює ефективну площу, що обтікається повітряним потоком, і таким чином керує підйомною силою, креном, тангажем і риською. На відміну від квадрокоптера, робот не створює тягу: підйомна сила фактично береться з зовнішнього восхідного потоку, а бортові сервоприводи лише змінюють конфігурацію створок. Для управління використана експериментально навчена аеродинамічна модель, що дозволяє розраховувати команди для створок і стабілізувати апарат в умовах шести ступенів свободи.

Джерело зображення: Nature 2025

Ключовою інженерною проблемою була стійкість у повітрі. Щоб робот не завалювався на бік, його центр мас опустили приблизно на 7 см нижче площини створок, а самі створки виконали з вигином під кутом 42,5°. У випробуваннях у вертикальній аеродинамічній трубі діаметром 1,2 м робот парив при швидкостях потоку 8–11 м/с, а його положення відстежувалося системою OptiTrack з частотою 200 Гц, тоді як керуючі команди передавалися йому по радіоканалу.

В експериментах Floaty масою 340 г зависав у робочій зоні, витримував поштовхи і бічний потік зі швидкістю до приблизно 4 м/с, тобто близько 40 % від швидкості основного вертикального потоку. При живленні від двох LiPo-акумуляторів ємністю 250 мА·год він тримався в повітрі в середньому близько 33 хвилин, споживаючи приблизно 3,4 Вт, що відповідає близько 10 Вт/кг. Для порівняння, звичайні мультикоптери при зависанні зазвичай вимагають порядку 100–250 Вт/кг.

Потенційні області застосування представленої схеми — інспекція димових труб та інших промислових об'єктів з сильними восхідними потоками, управління корисною навантаженням метеозондів, наведення ракет при вході в атмосферу, а в перспективі — створення гібридних апаратів, що поєднують пасивне парення з активною тягою.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки