Imagine que parte das hélices de um drone quádruplo não pode girar durante o vôo. Como ainda pode voar com segurança? Após anos de pesquisa, a equipe de pesquisa científica da Universidade Beihang fez avanços importantes na tecnologia de controle tolerante a falhas para UAVs multirotores e encontrou respostas para os problemas acima. Resultados relevantes foram publicados recentemente no IEEE Transactions on Robotics, importante revista acadêmica internacional na área de robótica.
A imagem mostra uma foto de um drone quadricóptero voador com apenas uma hélice funcionando. (Foto cortesia da equipe de pesquisa científica)
Inspeções industriais, resgate em incêndio, entrega de pacotes, fotografia e videografia... Os drones penetraram profundamente na produção e na vida do público. Os micro-UAVs comuns envolvem multirotores, asa fixa, helicópteros e outros tipos. Os UAVs multirotores são uma das aeronaves mais utilizadas atualmente. Eles fornecem sustentação por meio de múltiplas hélices e possuem capacidades verticais de decolagem e pouso e pairar. No entanto, quando os drones estão se tornando rapidamente populares, eles muitas vezes caem no chão devido a condições climáticas extremas, colisão com obstáculos, etc., causando perdas a pessoas e propriedades. Como melhorar a segurança de voo tornou-se uma questão urgente na indústria.
A equipe de controle de vôo confiável da Escola de Ciência da Automação e Engenharia Elétrica da Universidade Beihang conduziu pesquisas em drones de rotor quádruplo e projetou com sucesso um algoritmo de controle passivo de recuperação de desastres baseado nas características de estresse do atuador da aeronave após uma falha repentina. A equipe descobriu, por meio de verificação experimental, que após o "cérebro de controle" do drone quad-rotor ser equipado com esse algoritmo, mesmo que três hélices falhem, ele ainda poderá manter um vôo seguro e obter um retorno controlável. Ke Chenxu, membro da equipe e da Universidade Beihang, disse que os resultados relevantes podem ser expandidos para serem aplicados a UAVs multi-rotores, como drones de seis e oito rotores.
A imagem mostra o diagrama de vôo de um drone de rotor quádruplo com apenas uma hélice funcionando (velocidade 0,1x). (Foto cortesia da equipe de pesquisa científica)
"Se parte da hélice falhar, o equilíbrio geral do drone será quebrado e a fuselagem girará como um pião, e a hélice fará uma 'revolução'. Com esse fenômeno, o algoritmo que desenvolvemos pode fazer com que a hélice em operação normal seja 'dividida' para fornecer toda a sustentação - isso é como jogar tênis de mesa. Se uma pessoa se mover rápido o suficiente, ela pode sacar a bola sozinha, correr para o lado oposto para pegar a bola e assim por diante, completando um jogo de bola para uma pessoa. " disse Quan Quan, professor da Universidade Beihang e membro da equipe.
Quanquan disse que, no futuro, os resultados serão usados na pesquisa e desenvolvimento de novos drones multirotores para melhorar o desempenho de segurança de vôo dos drones multirotores.
Os revisores de "IEEE Transactions on Robotics" comentaram que esta pesquisa usa de forma inovadora um algoritmo passivo de controle de recuperação de desastres e espera-se que forneça uma referência confiável para pesquisas científicas sobre segurança de voo de UAV.