Drones inspirados em pássaros podem ser fundamentais para navegar por cidades densas e parques eólicos offshore

Um novo tipo de drone, inspirado na precisão aérea de aves de rapina, poderia um dia navegar por arranha-céus densos da cidade para entregar nossos pacotes ou inspecionar parques eólicos offshore de difícil acesso, graças à pesquisa pioneira da Universidade de Surrey.

Os engenheiros estão desenvolvendo veículos aéreos de asa fixa e não tripulados (UAVs) capazes de realizar manobras ágeis, como empoleirar ou evitar obstáculos, estudando o comportamento de vôo das corujas e outros folhetos de precisão. O projeto, chamado “Learning2Fly”, pretende superar as principais limitações dos drones convencionais, particularmente em ambientes onde o espaço é apertado e as condições do vento são imprevisíveis.

Diferentemente dos drones de asa rotativa padrão, que são altamente manobráveis, mas os drones de asa fixa e intensivos em energia são muito mais eficientes em termos de energia e capazes de cobrir distâncias mais longas, tornando-as ideais para aplicações como inspeções de turbinas eólicas no mar. Embora eles tivessem normalmente a agilidade necessária para voar com segurança e precisão por meio do espaço aéreo turbulento ou desordenado, o projeto da equipe de Surrey poderia permitir que essa nova classe de UAVs opere com um controle e adaptabilidade muito maiores, aproveitando a aerodinâmica da asa.

Dr. Olaf Marxen, Senior Lecturer at the University of Surrey’s School of Engineering, said, “Nature has already solved many of the challenges we face in drone flight. Birds of prey can perform incredibly precise maneuvers in complex environments, and we’re using those lessons to make fixed-wing drones smarter, more agile and better suited to cities with tall buildings or rapidly changing wind conditions.

“Estamos combinando dados experimentais de voo com aprendizado de máquina para ajudar os drones a prever e controlar seu movimento em tempo real para imitar a trajetória de vôo típica de um pássaro. Simulações tradicionais, como dinâmica de fluido computacional, ficam aquém em ambientes turbulentos e estão proibitivamente caros, então nosso próximo passo é refinar o modelo preditivo e testar os artes, aproximando -nos de mais perto da improvisão”.

Em vez de confiar em simulações complexas de computador, os pesquisadores estão testando as manobras em experimentos do mundo real usando o laboratório de captura de movimento de Surrey. Vários protótipos leves já foram construídos e testados, alguns dos quais foram adaptados de aviões de brinquedos comerciais, para rastrear seu movimento em 3D usando sensores integrados e câmeras de alta velocidade. Os dados coletados estão sendo alimentados em um modelo de aprendizado de máquina, ajudando a equipe a prever o comportamento do drone sem depender de simulações aerodinâmicas convencionais.

Universidade de Surrey Ph.D. O aluno, Owen Wastell, que está co-liderando o projeto ao lado do Dr. Marxen, disse: “Já apresentamos algumas de nossas primeiras descobertas, e é emocionante ver o desempenho do drone, mesmo nesta fase. É humilhante que em uma era de máquinas avançadas e tecnologia, ainda estamos olhando para o mundo natural-e um dos mais antigos e vivos de planos-a mais antigas-as espécies mais antigas.

Com os testes posteriores planejados para ambientes ao ar livre, os pesquisadores esperam que o projeto estabeleça as bases para uma nova geração de drones ágeis e com eficiência energética guiados pela natureza.