Новий RoboFalcon 2.0 вдосконалює біоміметичну робототехніку з циклом FSF, перевіреним у реальних польотах

Дослідники з Northwestern Polytechnical University, розташованого в Xi’an, в China, представили RoboFalcon 2.0, робота, здатного злітати автономно, відтворюючи моделі польоту, які спостерігаються у птахів і кажанів. У прототипі використовується механізм, який об’єднує помахи, махові рухи та складання крил у безперервному циклі, що забезпечує точне керування на низьких швидкостях.

Ця інновація вирішує історичні проблеми біоміметичної повітряної робототехніки, де попередні конструкції покладалися на зовнішню допомогу для зльоту або обмежених повільних маневрів. Testes, проведене в лабораторії та аеродинамічній трубі, підтвердило ефективність системи в різних умовах.

• Можливість прив’язаного польоту зі стабільною траєкторією.
• Незалежне регулювання амплітуди для контролю висоти.
• Регульована частота биття до 7,5 Hz.

Технічні характеристики прототипу

RoboFalcon 2.0 важить приблизно 800 грамів і має розмах крил 1,2 метра. Система центрального приводу використовує єдиний двигун, з’єднаний з конічним коромислом, відповідальним за передачу руху на крила.

Крила розділені на три сегменти, покриті поліефірною мембраною, що забезпечує гнучкість під час циклів. Mecanismos роз’єднання дозволяє незалежно варіювати вигин і розмах, створюючи похилі площини ходу, подібні до площин повільно літаючих птахів.

Інтегрований шаблон руху FSF

Цикл «клапан-змах-складання» поєднує три основні дії в кожному такті. Durante хід вниз, вентральний рух вперед створює більшу частину підйомної сили, тоді як втягнутий хід вгору мінімізує аеродинамічний опір.

Розгортка коливається від 5 до 25 градусів, модулюючи момент висоти в контрольований спосіб. Більший Amplitudes підсилює вихровий передній край, покращуючи продуктивність на низьких швидкостях.

Складання крил сприяє стабільності в неактивні фази циклу. Інтеграція Essa забезпечує точні маневри зависання та перехід до спрямованого польоту.

Випробування проводилися в аеродинамічній трубі

Експерименти у відкритій аеродинамічній трубі оцінювали прототип на швидкостях від нуля до 7 метрів на секунду. Medições із шестикомпонентним тензодатчиком зафіксував постійне збільшення середнього підйому з більшою амплітудою розгортки.

Поштовх рідини залишався стабільним на різних частотах биття. Момент кидання став позитивним на вищих швидкостях, що свідчить про адекватний контроль.

Результати показали зменшення стандартних відхилень, що підтверджує повторюваність вимірювань.

Симуляції гідродинаміки

Обчислювальний аналіз на основі рівнянь Navier-Стокса виявив посилення вихору на передній кромці при максимальних конфігураціях розгортки. Центр тиску перемістився вперед, розширивши плече аеродинамічного моменту.

Leia Tambem

Colby Minifie підтверджує можливості Ешлі Барретт у п’ятому сезоні The Boys

Samsung випускає нове оновлення системи з новими функціями для користувачів Galaxy Watch 4

Цифровий роздрібний продаж знижує вартість смартфона Galaxy S25 5G завдяки банківським бонусам і обміну пристрою

Розподіл тиску на поверхнях крила виявив великі зони низького тиску на передній кромці. Явища Esses пояснюють збільшення підйомної сили під час повільного польоту.

Моделювання підтвердило ефективність реконфігурованого механізму в низькошвидкісних сценаріях.

Контроль в процесі зльоту

Динамічні імітаційні моделі реалізували ПІД-контроль для аналізу автономного зльоту. Ajustes у маховому крилі підтримував стабільний тангаж у квазівисанні нижче 3 метрів на секунду.

У різних масштабах система продемонструвала здатність контролю пропорційно вимогам. Resultados вказав на необхідність компенсації на вищих швидкостях, щоб уникнути розбіжностей.

Реальні польоти, перевірені в лабораторії

Прив’язані випробування в радіусі 15 метрів підтвердили зліт без сторонньої допомоги. При стандартному центрі ваги траєкторія мала S-подібну форму, досягаючи максимальної швидкості 4 метри на секунду на 7 Hz.

Попередня настройка центру ваги дозволяла прискорюватися до 6 метрів на секунду без нестабільності нахилу. Під час інтенсивних маневрів потужність Consumo досягала близько 400 Вт.

Еволюція порівняно з попередніми версіями

На відміну від моделі 2021 року, яка призначена лише для круїзних польотів, RoboFalcon 2.0 містить спеціальні зміни конфігурації для роботи на низькій швидкості. Designs, натхненний комахами, зазвичай використовує унікальні ступені свободи, що відрізняються від моделей, які спостерігаються у хребетних.

Новий прототип усуває історичні обмеження шляхом інтегрованої координації активних і неактивних фаз. Енергоефективність залишається складною в масштабах птахів, але досягнення роблять підхід життєздатним для практичного застосування.

Контекст розробки на China

Дослідження було проведено в Northwestern Polytechnical University, в Xi’an, провінція Shaanxi, визнана своїми традиціями в аеронавігаційній інженерії. Відповідальна команда створила механізми з попередніх прототипів, об’єднавши передові механічні та електронні компоненти.

RoboFalcon 2.0 позиціонує установу як еталон у сфері аеробіоміметичної робототехніки. Результати відкривають перспективи для майбутніх покращень автономності та ефективності польоту.