Робототехника встречает гидродинамику: характеристика воздушного потока под дроном как турбулентн...

Широкое внедрение квадрокоптеров для различных применений, от сельского хозяйства до общественной безопасности, требует понимания создаваемых ими аэродинамических возмущений. В данной статье представлена ​​вычислительно легкая модель для оценки усредненной по времени величины индуцированного потока под квадрокоптерами в режиме висения. В отличие от связанных подходов, которые полагаются на дорогостоящее моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) или трудоемкие эмпирические измерения, характерные для дронов, наш метод использует классическую теорию турбулентных течений. Проанализировав более 16 часов полетных данных с дронов различных размеров в рамках большой системы захвата движения, мы впервые показываем, что объединенный поток от всех винтов дрона хорошо аппроксимируется турбулентной струей на расстоянии 2,5 диаметра дрона под аппаратом. Используя новую нормализацию и масштабирование, мы экспериментально определяем параметры модели, которые описывают единое поле средней скорости под квадрокоптерами разного размера. Модель, для расчётов которой требуются только масса дрона, размер пропеллера и размер самого дрона, точно описывает воздушный поток в дальней зоне на большом расстоянии в очень большом объёме, который непрактично моделировать с помощью вычислительной гидродинамики. Наша модель предлагает практичный инструмент для обеспечения более безопасных операций вблизи людей, оптимизации размещения датчиков и управления дронами в многоагентных сценариях. Мы демонстрируем последнее, разрабатывая контроллер, который компенсирует нисходящий поток воздуха от другого дрона, что приводит к четырёхкратному уменьшению отклонения высоты при пролёте ниже.

Источник:
Леонард Бауэрсфельд, Кун Мюллер, Доминик Циглер, Филиппо Колетти, Давиде Скарамуцца
«Робототехника встречается с гидродинамикой: характеристика индуцированного воздушного потока вокруг квадрокоптера»,
IEEE Robotics and Automation Letters RA-L
PDF: https://rpg.ifi.uzh.ch/docs/RAL24_Bau...

Подробнее о наших исследованиях:
Публикации: https://rpg.ifi.uzh.ch/publications.html
Гибкие полёты дронов: https://rpg.ifi.uzh.ch/aggressive_fli...

Связи с организациями:
Л. Бауэрсфельд и Д. Скарамуцца работают в группе робототехники и восприятия, Отделение Информатики, Цюрихский университет
https://rpg.ifi.uzh.ch/

К. Мюллер, Д. Циглер и Ф. Колетти работают в Институте гидродинамики Швейцарской высшей технической школы Цюриха, Швейцария
https://ifd.ethz.ch/