ДелФлай
ДелФлай [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] представляет собой полностью управляемый оснащенный камерой, с машущим крылом микровоздушный автомобиль или орнитоптер, разработанный в лаборатории микровоздушных транспортных средств Делфтского технологического университета . Архивировано 19 октября 2019 г. в Wayback Machine в сотрудничестве с Вагенингенским университетом .
Проект DelFly [8] фокусируется на полностью функционирующих системах и придерживается подхода «сверху вниз» к все более меньшим и более автономным MAV с машущим крылом .
DelFly Micro с размахом крыльев 10 см и весом 3,07 грамма - это самый маленький самолет с управляемым взмахом в свободном полете. Крыло МАВ оснащено камерой и видеопередатчиком. [9] Существуют MAV с машущим крылом меньшего размера, но без бортовой камеры. В частности, любитель из Олбани, штат Нью-Йорк, построил качающийся MAV крыла с массой 920 мг и размахом крыла всего 60 мм, что на сегодняшний день является самым маленьким в мире свободно летающим закрылком .
28-сантиметровый и 16-граммовый самолет DelFly II был способен к вертикальному взлету и посадке и демонстрировал упрощенные формы автономного полета, в основном с использованием внешней обработки. [4] [6] [10]
DelFly Explorer [11] Его размеры составляют 28 сантиметров, а вес — 20 граммов. Он оснащен миниатюрной системой стереовидения для автономного полета внутри зданий.
DelFly Шустрый [12] Это очень маневренный бесхвостый MAV с машущим крылом. Он управляет, изменяя движения своих крыльев, что позволяет ему выполнять высокоскоростные маневры, такие как перевороты на 360 градусов. Одно из его применений - изучение полета насекомых; имитация чрезвычайно быстрых маневров дрозофилы позволила обнаружить новый аэродинамический механизм, который помогает совершать быстрые повороты с креном. Стартап-компания Flapper Drones разрабатывает коммерческую версию DelFly Nimble для применения в сфере развлечений (шоу дронов, фестивали, тематические парки). [13]
История
[ редактировать ]Проект DelFly начался в 2005 году как упражнение по синтезу проектов для группы студентов бакалавриата факультета аэрокосмической техники Делфтского технического университета . Дизайн машущего крыла был разработан Университетом Вагенингена . [3] интеграция дистанционного управления и микрокамеры от Ruijsink Dynamic Engineering , а также обработка изображений в реальном времени от Делфтского технического университета. [14] Результатом этого упражнения стал DelFly I , размах крыльев 50 см , 21 грамм, крыло массой машущее оснащенный камерой. DelFly, которым я был способен летать как быстро, так и медленно зависая, обеспечивая при этом достаточно стабильное изображение с камеры.
В 2007 году был создан DelFly II : размах крыла 28 см, машущее крыло MAV весом 16 грамм, оснащенное бортовой камерой. Эта версия была не только меньше, но и имела гораздо более широкий диапазон полета: от полета вперед со скоростью 7 м/с до полета на близком к зависанию и даже полета назад со скоростью -1 м/с. В отличие от DelFly I, DelFly II мог взлетать и приземляться вертикально. Время полета DelFly II составило около 15 минут.
DelFly II в 2008 году За последовал DelFly Micro с размахом крыла 10 см, машущим крылом MAV 3,07 грамма, также оснащенным камерой. [15] DelFly Микро полностью управляемый с тремя органами управления дроссельной заслонкой, рулем высоты и рулем направления. Учитывая ограниченность бортовой энергии, время полета DelFly Micro составляло около 2–3 минут. DelFly Micro занесен в Книгу рекордов Гиннеса 2009 года как самый маленький самолет в мире, оснащенный камерой.
DelFly участвовал в соревнованиях микровоздушных транспортных средств в 2005, 2007, 2008, 2010 и 2013 годах и был первым транспортным средством, продемонстрировавшим полностью автономный полет в помещении. [16]
DelFly Explorer был создан в 2013 году . Он оснащен системой стереовидения, которая позволяет автономно избегать препятствий даже в неизвестных и неподготовленных условиях.
DelFly Nimble , представленный в 2018 году , — первый бесхвостый DelFly. Он гораздо более гибок, чем предыдущие разработки; он может зависать и лететь в любом направлении со скоростью до 7 м/с в прямом полете. Он имеет относительно простую конструкцию и основан на коммерческих компонентах полок и деталях, напечатанных на 3D-принтере.
В 2019 году было основано технологическое подразделение Делфтского технологического университета Flapper Drones, занимающееся разработкой коммерческой версии DelFly Nimble.
Влияние
[ редактировать ]DelFly основан на масштабных соотношениях для аэродинамической конструкции машущих крыльев. [5] которые были обнаружены в лаборатории Дикинсона в Калифорнийском технологическом институте в сотрудничестве с Университетом Вагенингена. [3] [17] [18] Более ранние исследования в лаборатории Дикинсона [19] также вдохновил Робоби , дизайн как Робоби, так и DelFly возник в результате исследований роботов-моделей летающих насекомых. [20] DelFly повлиял на БПЛА TechJect Dragonfly , а FlyTech Dragonfly среди многих других относится к разработкам DelFly.
Проблемы проектирования
[ редактировать ]Проектирование автономных, легких, менее 20 граммов MAV с машущим крылом создает проблемы в различных областях, включая материалы , электронику , управление , аэродинамику , компьютерное зрение и искусственный интеллект . Все эти домены подпитывают друг друга. Например, исследования конструкции и аэродинамики крыльев позволили повысить эффективность полета и величину создаваемой подъемной силы. Это позволяет брать на борт большую полезную нагрузку, например, больше встроенных датчиков и средств обработки данных. В свою очередь, такая бортовая обработка может быть использована для выполнения автоматических маневров в аэродинамической трубе, помогая создать более совершенные модели DelFly и его Рейнольдса низкую аэродинамику .
Приложения
[ редактировать ]МАВ с машущим крылом имеют естественный внешний вид и безопасны благодаря малому весу и малой скорости крыльев. Это делает их особенно подходящими для полетов внутри помещений, в том числе в присутствии людей. Кроме того, MAV с машущими крыльями можно использовать в качестве игрушек ( дополненной реальности ), но другие возможные применения включают осмотр внутренних промышленных сооружений или потоковое видео с толпой во время мероприятий в закрытых помещениях. DelFly хорошо летает в помещении с выключенным кондиционером и на открытом воздухе при очень слабом ветре.
Исключительные летные возможности DelFly Nimble в сочетании с присущей ему безопасностью и естественным внешним видом открыли новые возможности применения в секторе развлечений. Стартап-компания Flapper Drones продолжает развивать технологию для шоу дронов во время концертов, фестивалей и в тематических парках.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лентинк, Д., Н.Л. Брэдшоу и С.Р. Джонгериус. «Новый микросамолет, вдохновленный полетом насекомых». Сравнительная биохимия и физиология. Часть A: Молекулярная и интегративная физиология 146.4 (2007): S133-S134.
- ^ Брэдшоу, Нэнси Л. и Дэвид Лентинк. «Аэродинамическая и структурно-динамическая идентификация микролетательного аппарата с машущим крылом». Конференция AIAA, Гавайи. 2008.
- ^ Jump up to: а б с Лентинк, Д. «Изучение биогидродинамики плавания и полета». Вагенингенский университет и исследовательский центр, Вагенинген (2008 г.).
- ^ Jump up to: а б де Крун, GCHE; де Клерк, KME; Руйсинк, Р.; Ремес, Б.; де Вагтер, К. (1 июня 2009 г.). «Дизайн, аэродинамика и визуальное управление DelFly». Международный журнал микровоздушных транспортных средств 1 (2): 71–97. дои: 10.1260/175682909789498288.
- ^ Jump up to: а б Лентинк, Дэвид, Стефан Р. Йонгериус и Нэнси Л. Брэдшоу. «Масштабируемая конструкция машущих микровоздушных транспортных средств, вдохновленная полетом насекомых». Летающие насекомые и роботы. Springer Berlin Heidelberg, 2010. 185–205.
- ^ Jump up to: а б ^ Корона, GCHE; де Вердт, Э.; Де Вагтер, Дж.; Ремес, BDW; Руйсинк, Р. (апрель 2012 г.). «подсказка изменения внешнего вида для обхода препятствий». Робототехника, Транзакции IEEE на 28 (2): 529–534. doi:10.1109/TRO.2011.2170754.
- ^ де Кроон, GCHE, Персин, М., Ремес, BDW, Руйсинк, Р., Де Вагтер, К., «DelFly: дизайн, аэродинамика и искусственный интеллект робота с машущими крыльями», Springer, (2015) .
- ^ «ДельФлай» .
- ^ «Самый маленький фотосамолет» .
- ^ «ТУ Делфт: Публикации» . Архивировано из оригинала 14 декабря 2013 г. Проверено 11 декабря 2013 г.
- ^ Де Вагтер, К., Тиймонс, С., Ремес, BDW, .de Croon, GCHE, «Автономный полет 20-граммового MAV с машущим крылом с 4-граммовой бортовой системой стереовидения», на Международной конференции IEEE 2014 г. по робототехнике и автоматизации (ICRA 2014).
- ^ Матей Карасек, Флориан Т. Мюйрес, Кристоф Де Вагтер, Барт Д.В. Ремес, Гвидо ЧЕ де Кроон: Бесхвостый воздушный робот-хлопушка показывает, что мухи используют крутящую муфту при быстрых поворотах с креном. Наука, Том 361, Выпуск 6407, 2018.
- ^ «Дроны-хлопушки» .
- ^ Де Вагтер, Кристоф и Дж. А. Малдер. «На пути к осознанию ситуации с БПЛА на основе видения». Конференция и выставка AIAA по наведению, навигации и управлению. 2005.
- ^ "Статья Delfly Micro IEEE"
- ^ "Дом" . imavs.org .
- ^ Лентинк, Дэвид и Майкл Х. Дикинсон. «Биоглюидодинамическое масштабирование взмахов, вращений и перемещения плавников и крыльев». Журнал экспериментальной биологии 212.16 (2009): 2691-2704.
- ^ Лентинк, Дэвид и Майкл Х. Дикинсон. «Вращательное ускорение стабилизирует вихри на передней кромке вращающихся крыльев». Журнал экспериментальной биологии 212.16 (2009): 2705-2719.
- ^ Дикинсон, Майкл Х., Фриц-Олаф Леманн и Санджай П. Сане. «Вращение крыльев и аэродинамические основы полета насекомых». Наука 284.5422 (1999): 1954–1960.
- ^ Лентинк, Дэвид. «Биомиметика: летать как муха». Природа (2013).