降低能耗的高效单翼空中机器人

事实证明，飞行机器人系统在解决许多现实问题方面非常有前景，包括探索偏远环境、在难以到达的地点运送包裹以及寻找自然灾害的幸存者。近年来，机器人专家和计算机科学家推出了多种飞行器设计，每种设计都有独特的优势和特点。

【资料图】

伊朗谢里夫理工大学的研究人员最近进行了一项研究，探索单翼飞行机器人系统(称为单翼飞行器)的潜力。他们的论文发表在《智能与机器人系统杂志》上，概述了一种新方法，可以帮助在这些车辆在周围环境中导航时更好地控制它们的飞行。

进行这项研究的研究人员之一阿夫辛·巴纳扎德(AfshinBanazadeh)告诉TechXplore：“受自然现象启发的非常规车辆始终吸引着工程师的注意力。”“这样的飞行器，单翼，单叶片飞行器，也不例外。

“当我们开始深入研究这些车辆的领域时，我们发现了一些动力学的研究。虽然这些研究提出了车辆动力学的一些初步方面，但它们留下了许多未知的参数和需要解释的模糊之处。正是在这一点上，我们好奇心被激发了，认识到我们作为工程界成员的责任，通过实施系统识别技术来揭开单翼动力学的秘密。”

在回顾了过去旨在开发单翼飞行器的研究工作后，巴纳扎德和他的同事开始更好地了解支撑其功能的复杂动力学。他们希望设计出新的策略来提高他们的表现，让研究人员能够更好地控制他们在空中的运动。

在他们的论文中，他们介绍了一种新的单翼飞行器设计，该设计将机器人的飞行器集成在垂直于其机翼且位于其表面之外的特定位置。这种独特的配置可以提高车辆的平衡性，同时也使其更容易组装。

“在确定单翼动态模型的过程中，我们设计了一种涵盖频域和时域技术的综合方法，”巴纳扎德解释道。

“我们的方法包括与模拟模型进行比较，该模型是根据控制飞行器飞行的基本物理原理进行编程的。通过采用这种多方面的方法，我们的目标是开发一个稳健且准确的动态模型，该模型考虑了与飞行器相关的各种因素和复杂性。单翼。”

巴纳扎德和他的同事进行了各种计算分析和模拟。他们的结果为单翼飞行器的飞行动力学提供了宝贵的见解，这可以作为该领域未来工作的基础。

巴纳扎德说：“在控制器设计阶段，我们在处理单翼旋转运动方面遇到了重大挑战，这使得很难根据需要向飞行器发出命令。”“我们必须设计一种类似于直升机中使用的循环控制的技术，以有效控制飞行器的旋转方面。”

该研究小组设计的技术经过一系列模拟测试，发现可以大大增强单翼飞行器在飞行过程中的稳定性，同时也更容易控制其运动。对物理机器人的真实测试将有助于进一步验证其有效性和普遍性。

“我们最近的文章涵盖了几个关键方面，可以为未来的研究人员提供宝贵的指导，”巴纳扎德说。“首先，它提出了一个全面的仿真模型，为理解系统的动态奠定了基础。其次，我们引入了一种独特且创新的识别方法，突出了整个过程中考虑的规则和因素。”

Banazadeh和他的同事提出的方法被发现可以提高车辆动态模型的准确性，同时也可以更好地表示其复杂性。在他们的论文中，该团队还介绍了一种可用于更好地控制非常规时间周期车辆的策略。未来，这一策略可以由世界各地的研究小组实施和测试。

巴纳扎德说：“可扩展车辆的应用具有巨大的潜力，特别是它们能够改善寻求舒适和娱乐的个人的生活。”“我们的战略重点关注这些车辆的一个关键特征：优化电能消耗。简单来说，这些车辆不仅可以作为引人入胜的玩具，向年轻人介绍工程的奇迹，而且它们在农业领域也具有潜力，可以帮助作物种植和收获，从而减少手工劳动。”

该研究团队最近的工作可能很快就会有助于开发新型单翼飞行机器人，从而有可能促进其在现实世界中的使用和商业化。这些机器人可以有许多有价值的应用，例如允许用户在远程位置收集数据，这反过来又可以帮助执行详细的土地调查、绘制环境地图和进行地质勘探。

巴纳扎德补充道：“凭借简单紧凑的设计和悬停功能，这些飞行器可以进入传统飞机难以到达的偏远崎岖地形。”“通过收集精确和全面的数据，它们可以为涉及资源管理、基础设施规划和环境评估的行业做出贡献。尽管仍处于实验阶段，但单翼飞行器有潜力通过提供更高的测绘精度和“对于偏远或难以到达的地点具有宝贵的见解。我们相信所有这些研究方向都值得进一步探索。”