Algoritmet e zhvilluara përmirësojnë performancën e dronit Quadrotor

Studiuesit zhvillojnë algoritme për të mundësuar që dronët të kalojnë shpejt midis fluturimit të pezull dhe përpara.

Kur një avion anon shumë lart, ulja e ngritjes dhe rritja e tërheqjes mund të shkaktojë që automjeti të bjerë papritmas. I njohur si një stendë, ky fenomen ka bërë që shumë prodhues të dronëve të gabojnë në anën e një kujdesi ekstrem kur ata planifikojnë lëvizjet autonome të fluturimit të automjeteve të tyre.

Për avionët vertikalë të ngritjes dhe uljes së bishtit, pjesa më e madhe e prodhuesve programojnë avionët në mënyrë që trupi i automjetit të kthehet shumë ngadalë sa herë që kalon nga fluturimi në fluturimin përpara dhe anasjelltas.

Komanda e Zhvillimit të Aftësive Luftarake të Ushtrisë Amerikane, e referuar tani si DEVCOM, Laboratori i Kërkimit të Ushtrisë bashkëpunoi me studiuesit në Institutin Politeknik Rensselaer për të krijuar një planifikues të trajektores që shkurton ndjeshëm kohën që duhet për dronët e ulur të bishtajave VTOL për të bërë këtë tranzicion thelbësor.

Ekipi dizajnoi planifikuesin e trajektores posaçërisht për platformën e Përbashkët të Konfigurimit të Kërkimit të Ushtrisë, një bisht-aeroplan me dy aeroplanë quadrotor që përdoret për të testuar tipare të reja të dizajnit dhe për të studiuar aerodinamikën themelore.

“Qëllimi i kësaj pune ishte të përdorte një planifikues të trajektores së bazuar në një model që mund të kapte karakteristikat dinamike të quadrotorit në mënyrë të mjaftueshme ndërsa ekzekutonte aq shpejt sa të siguronte trajektore gjatë fluturimit”, tha Dr. Jean-Paul Reddinger, inxhinier i hapësirës ajrore të Ushtrisë në Automjetet e laboratorit Drejtoria e Teknologjisë. “Ne në thelb po ndërtojmë një model kinestetik të dinamikës së vetë aeroplanit që ai mund të referojë.”

Sipas Reddinger, vizitorët e bishtit të VTOL zakonisht mbështeten në një qasje të bazuar në heuristic sa herë që kalojnë midis fluturimit përpara dhe fluturimit përpara, ku ndjekin një grup veprimesh të paracaktuara shumë të ngadalta, por shumë të sigurta. Në të kundërt, planifikuesi i trajektores mund të gjejë sekuencën optimale të lëvizjeve të fluturimit për këto kalime që përshtaten për secilën situatë.

Studiuesit zbuluan disponueshmërinë e këtyre manovrave më të shkathët kur modeluan bashkëveprimin unik midis zgjimit të rrotulluesve të automjetit dhe aerodinamikës së krahëve të tij.

“Nëse ky automjet po pezullon, krahët drejtohen lart dhe rrotulluesit rrotullohen sipër tij vazhdimisht; nëse do të donit ta fillonit ta lëviznit përpara, do ta tërhiqnit këtë krah në mënyrë të efektshme drejt ajrit, ”tha Reddinger. “Ju do të mendonit se kjo shkakton shumë zvarritje, por në të vërtetë, për shkak të ajrit që fryhet në krah, në të vërtetë nuk po sheh një tërësi tërheqjeje.”

Si rezultat i kësaj larje shtesë nga rrotulluesit, mbajtësit e bishtit VTOL mund të trajtojnë një tranzicion më agresiv midis fluturimit përpara dhe fluturimit përpara sesa do të supozohej, tha Reddinger.

Përmes simulimit, studiuesit zbuluan se përfshirja e rotorit në ndërhyrjen e zgjimit të erës në planifikuesin e trajektores mundësoi që CRC të kalonte në pezull dhe të ulej në gjysmën e më shumë kohë krahasuar me qasjen konvencionale.

Ekipi beson se planifikuesi i trajektores përfundimisht mund të lejojë CRC të kalojë në mënyrë inteligjente midis fluturimit përpara dhe fluturimit përpara, ndërsa lundron nëpër zona të dendura ose urbane.

“Tani për tani, është në një gjendje ku i jepni gjendjen fillestare që dëshironi – ndoshta keni një lartësi specifike ose shpejtësi që po filloni – dhe do të komplotojë një shteg që ju çon nga ajo gjendje fillestare në shtetin përfundimtar sa më me efikasitet të jetë e mundur ”, tha Reddinger. “Drejtimi që ne po përpiqemi ta marrim këtë është përfshirja e pengesave dhe llojeve shtesë të kufizimeve në manovrimin e tij.”

Reddinger krahasoi sjelljen autonome të CRC me atë të njerëzve dhe si njohja e aftësive tona na lejon të lëvizim me efikasitet nga një vend në tjetrin.

Në mënyrë të ngjashme, përfshirja e modeleve më të sofistikuara të fluturimit në planifikuesin e trajektores do t’i sigurojë CRC një kuptim më të mirë të mjedisit kompleks aerodinamik ndërsa lëviz.

“Për shembull, nëse ka pasur një ndërtesë gjatë rrugës, a ka më shumë kuptim të fluturosh mbi ndërtesë ose rreth ndërtesës?” – pyeti Reddinger. “A doni të kaloni për të rritur shpejtësinë dhe pastaj të kaloni përsëri ose thjesht qëndroni në modalitetin e rri pezull? Ekzistojnë një sërë mundësish dhe ideja është që gjithnjë të zgjedhim më të mirën. ”

Sapo planifikuesi i trajektores t’i nënshtrohet më shumë provave të simulimit, studiuesit planifikojnë ta lidhin softverin me modelet e pajisjeve për të siguruar një nivel të lartë të qëndrueshmërisë para se të fillojnë testet e fluturimit.

Reddinger beson se një tranzicion më i shpejtë, më efikas midis fluturimit të pezull dhe përpara do të ndihmojë përfundimisht Ushtrinë të zhvillojë automjete të reja për misione të inteligjencës, vëzhgimit dhe zbulimit, si dhe operacione të furnizimit ajror.

“Në mënyrë që të përfitojmë nga aftësitë e fluturimit të shfaqjes së konfigurimeve të reja, ne kemi nevojë për pilotë autonome që janë të aftë të bëjnë maksimumin e shkathtësisë dhe performancës që këto aeroplanë janë krijuar për të lejuar”, tha Reddinger. “Kjo metodë e planifikimit të trajektores së bazuar në model është një hap në drejtim të integrimit të autonomisë së nivelit të lartë me dinamikën specifike të platformës.”