O sistema de drones ‘FlyingToolbox’ atinge a troca precisa do meio-ar, apesar da interferência do fluxo de ar

Os robôs do manipulador voador mostraram -se úteis em muitas aplicações, como manutenção ou construção industrial. Sua utilidade em locais difíceis ou perigosos os torna particularmente promissores em aplicações que colocam em risco os seres humanos. Embora essas máquinas tenham melhorado continuamente ao longo dos anos, elas ainda faltam em determinadas áreas.

Uma dificuldade para os drones no passado foi a capacidade de se empilhar um no outro e trabalhar de forma cooperativa enquanto estava em vôo. Essa habilidade é útil para coisas como ferramentas de troca, semelhante à maneira como uma enfermeira pode entregar ferramentas diferentes a um médico durante um procedimento – permitindo que o médico (ou drone manipulador) trabalhe ininterrupto.

A dificuldade vem de algo chamado “Downwash”, que é um forte movimento de ar gerado entre dois drones que interferem em seus movimentos precisos e procedimentos de encaixe. No entanto, uma equipe de pesquisadores da Westlake University, na China, projetou um novo sistema de veículos micro-rei (MAVs) capaz de trocar ferramentas com precisão impressionante durante o voo. Os testes de design e experimental no “FlyingToolbox” estão documentados em seu novo estudo, publicado em Natureza.

O FlyingToolbox consiste em um MAV que mantém várias ferramentas, juntamente com um manipulador de braço robótico Mav. O sistema usa a visão a bordo (rastreamento de código QR) para posicionamento relativo preciso, um estimador baseado em rede neural para prever e compensar distúrbios de lavagem no tempo real e um mecanismo de encaixe de eletromagnet com malhas elásticas para fixação de ferramentas.

“Durante o processo de acoplamento, as hélices do manipulador MAV geram distúrbios persistentes e intensos de lavagem na caixa de ferramentas Mav por baixo. Por exemplo, quando a distância vertical entre os dois MAVs é de 0,6 m, a velocidade da lavoura pode atingir 13.18 m/s, a quantidade de perturbações não seguidas até 24.9 N, que é 40.2. Fluxo aéreo de lavagem, é importante estimar e depois compensar a força de perturbação e o torque induzido “, explicam os autores do estudo.

Para testar se o sistema seria capaz de compensar a força da lavagem, a equipe conduziu tarefas de vários estágios e experimentos com troca de ferramentas com drones estacionários e moventes da caixa de ferramentas e, em seguida, conduziu 20 ensaios consecutivos para testar a precisão e a repetibilidade.

As tarefas de vários estágios não apenas provaram com sucesso que o sistema era capaz de trocar de ferramentas em voo, mas o FlyingToolbox também alcançou uma precisão de acoplamento sub-centímetro de 0,80 ± 0,33 cm, mesmo quando estava presente uma forte lavagem de até 13,18 m/s. A equipe diz que essa é uma grande melhoria quando comparada à precisão de sistemas semelhantes, que atingiram precisão entre 6-8 cm.

O FlyingToolbox parece ser um grande passo à frente no mundo dos robôs do manipulador voador, com muitas aplicações em potencial, mas ainda existem alguns obstáculos para limpar. Por exemplo, o sistema de drones foi testado em um laboratório controlado, portanto, funcionar em condições externas pode ser mais difícil.

No entanto, a equipe está satisfeita com o progresso. Eles dizem: “A precisão, a robustez e a versatilidade do sistema o tornam uma solução potencial para uma ampla gama de tarefas do mundo real. Acreditamos que ele pode inspirar a comunidade a desenvolver sistemas de manipulação aérea cooperativa complexos, por exemplo, para reposição e reposição de materiais, expandindo substancialmente as habilidades dos manipuladores aéreos”.

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