नया रोबोफाल्कन 2.0 वास्तविक उड़ानों में मान्य एफएसएफ चक्र के साथ बायोमिमेटिक रोबोटिक्स को उन्नत करता है

चीन के शीआन में स्थित नॉर्थवेस्टर्न पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने रोबोफाल्कन 2.0 प्रस्तुत किया, जो एक रोबोट है जो पक्षियों और चमगादड़ों में देखे गए उड़ान पैटर्न को पुन: पेश करके स्वायत्त रूप से उड़ान भरने में सक्षम है। प्रोटोटाइप एक तंत्र का उपयोग करता है जो एक सतत चक्र में पंखों को फड़फड़ाने, घुमाने और मोड़ने को एकीकृत करता है, जिससे कम गति पर सटीक नियंत्रण की अनुमति मिलती है।

यह नवाचार बायोमिमेटिक हवाई रोबोटिक्स में ऐतिहासिक चुनौतियों का समाधान करता है, जहां पिछले डिजाइन टेकऑफ़ या सीमित धीमी गति से युद्धाभ्यास के लिए बाहरी सहायता पर निर्भर थे। प्रयोगशाला और पवन सुरंग में किए गए परीक्षणों ने विभिन्न स्थितियों में प्रणाली की प्रभावशीलता की पुष्टि की।

• स्थिर प्रक्षेपवक्र के साथ बंधी हुई उड़ान क्षमता।
• पिच नियंत्रण के लिए स्वतंत्र आयाम समायोजन।
• समायोज्य बीट आवृत्ति 7.5 हर्ट्ज तक।

प्रोटोटाइप की तकनीकी विशेषताएं

रोबोफाल्कन 2.0 का वजन लगभग 800 ग्राम है और इसके पंखों का फैलाव 1.2 मीटर है। केंद्रीय ड्राइव प्रणाली शंक्वाकार घुमाव तंत्र से जुड़ी एक मोटर का उपयोग करती है, जो पंखों तक गति संचारित करने के लिए जिम्मेदार होती है।

पंखों को पॉलिएस्टर झिल्ली से ढके तीन खंडों में विभाजित किया गया है, जो चक्र के दौरान लचीलेपन को सुनिश्चित करता है। डिकॉउलिंग तंत्र झुकने और स्वीप करने में स्वतंत्र भिन्नता की अनुमति देता है, जिससे धीमी गति से उड़ने वाले पक्षियों के समान झुके हुए स्ट्रोक विमान बनते हैं।

एकीकृत एफएसएफ आंदोलन पैटर्न

फ्लैप-स्वीप-फोल्ड चक्र प्रत्येक बीट में तीन आवश्यक क्रियाओं को जोड़ता है। डाउनस्ट्रोक के दौरान, पूर्वकाल उदर आंदोलन अधिकांश लिफ्ट उत्पन्न करता है, जबकि वापस लिया गया अपस्ट्रोक वायुगतिकीय खिंचाव को कम करता है।

स्वीप 5 और 25 डिग्री के बीच भिन्न होता है, पिचिंग क्षण को नियंत्रित तरीके से नियंत्रित करता है। बड़े आयाम अग्रणी धार भंवर को मजबूत करते हैं, कम गति पर प्रदर्शन में सुधार करते हैं।

पंखों को मोड़ने से चक्र के निष्क्रिय चरणों में स्थिरता में योगदान होता है। यह एकीकरण सटीक मँडरा युद्धाभ्यास और निर्देशित उड़ान में संक्रमण प्रदान करता है।

पवन सुरंग में किए गए परीक्षण

एक खुली पवन सुरंग में प्रयोगों ने शून्य से 7 मीटर प्रति सेकंड की गति पर प्रोटोटाइप का मूल्यांकन किया। छह-घटक लोड सेल के साथ मापन में अधिक स्वीप आयाम के साथ औसत लिफ्ट में लगातार वृद्धि दर्ज की गई।

विभिन्न धड़कन आवृत्तियों पर तरल जोर स्थिर रहा। उच्च गति पर पिचिंग क्षण सकारात्मक हो गया, जो पर्याप्त नियंत्रण का संकेत देता है।

परिणामों ने कम मानक विचलन दिखाया, जो माप की पुनरावृत्ति की पुष्टि करता है।

द्रव गतिकी सिमुलेशन

नेवियर-स्टोक्स समीकरणों पर आधारित कम्प्यूटेशनल विश्लेषणों ने अधिकतम स्वीप कॉन्फ़िगरेशन पर अग्रणी-किनारे भंवर को मजबूत करने की पहचान की। दबाव का केंद्र वायुगतिकीय क्षण भुजा का विस्तार करते हुए, पूर्व की ओर चला गया है।

पंख की सतहों पर दबाव वितरण से अग्रणी किनारे पर कम दबाव के व्यापक क्षेत्र का पता चला। ये घटनाएं धीमी उड़ान के दौरान लिफ्ट में देखे गए लाभ की व्याख्या करती हैं।

सिमुलेशन ने कम गति वाले परिदृश्यों में पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य तंत्र की दक्षता को मान्य किया।

टेकऑफ़ प्रक्रिया के दौरान नियंत्रण

गतिशील सिमुलेशन मॉडल ने स्वायत्त टेकऑफ़ का विश्लेषण करने के लिए पीआईडी ​​नियंत्रण लागू किया। विंग स्वीप के समायोजन ने 3 मीटर प्रति सेकंड से नीचे अर्ध-होवरिंग में स्थिर पिच बनाए रखी।

विभिन्न पैमानों पर, सिस्टम ने मांगों के अनुपात में नियंत्रण क्षमता का प्रदर्शन किया। परिणामों ने मतभेदों से बचने के लिए उच्च गति पर मुआवजे की आवश्यकता का संकेत दिया।

वास्तविक उड़ानें प्रयोगशाला में मान्य की गईं

15 मीटर के दायरे में बंधे परीक्षणों से बाहरी सहायता के बिना उड़ान भरने की पुष्टि हुई। गुरुत्वाकर्षण के एक मानक केंद्र के साथ, प्रक्षेपवक्र ने एस-आकार के पैटर्न का पालन किया, जो 7 हर्ट्ज पर 4 मीटर प्रति सेकंड की अधिकतम गति तक पहुंच गया।

गुरुत्वाकर्षण के केंद्र में पिछले समायोजन से पिच अस्थिरता के बिना 6 मीटर प्रति सेकंड तक त्वरण की अनुमति मिलती थी। गहन युद्धाभ्यास के दौरान बिजली की खपत लगभग 400 वाट तक पहुंच गई।

पिछले संस्करणों की तुलना में विकास

2021 मॉडल के विपरीत, जो क्रूज़ उड़ानों तक ही सीमित है, रोबोफाल्कन 2.0 में कम गति वाले संचालन के लिए विशिष्ट पुनर्संरचना शामिल है। कीट-प्रेरित डिज़ाइन अक्सर कशेरुकियों में देखे गए पैटर्न से भिन्न, स्वतंत्रता की अनूठी डिग्री का उपयोग करते हैं।

नया प्रोटोटाइप सक्रिय और निष्क्रिय चरणों को एकीकृत तरीके से समन्वयित करके ऐतिहासिक सीमाओं को संबोधित करता है। ऊर्जा दक्षता बड़े पैमाने पर चुनौतीपूर्ण बनी हुई है, लेकिन प्रगति व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए दृष्टिकोण को व्यवहार्य बनाती है।

चीन में विकास का संदर्भ

यह शोध शानक्सी प्रांत के शीआन में नॉर्थवेस्टर्न पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी में आयोजित किया गया था, जो वैमानिकी इंजीनियरिंग में अपनी परंपरा के लिए मान्यता प्राप्त है। जिम्मेदार टीम ने उन्नत यांत्रिक और इलेक्ट्रॉनिक घटकों को एकीकृत करते हुए पिछले प्रोटोटाइप से तंत्र विकसित किया।

रोबोफाल्कन 2.0 संस्थान को एरियल बायोमिमेटिक रोबोटिक्स में एक संदर्भ के रूप में स्थान देता है। परिणाम स्वायत्तता और उड़ान दक्षता में भविष्य में सुधार के लिए दृष्टिकोण खोलते हैं।