Projetando drones que podem voar em dutos de ar

Nova pesquisa publicada em Robótica NPJ aborda o desafio de voar pequenos quadrontes em ductos de ar tão pequenos quanto 35 cm (14 polegadas). Esta pesquisa, liderada por uma equipe de pesquisadores da Inria, CNRS, Université de Lorraine e Aix-Marseille Université, abre uma nova maneira de acessar e inspecionar ambientes altamente confinados.

Os dutos de ar estão por toda parte em edifícios modernos e redes subterrâneas, mas são difíceis de acessar para inspeção. Suas dimensões estreitas e incapacidade de apoiar o peso humano impedem intervenções essenciais para manter a qualidade do ar, o aquecimento e o ar condicionado.

Pequenos drones quadrotores oferecem uma solução potencial para explorar esses dutos de ar porque podem navegar nas seções horizontal e vertical. No entanto, eles criam fluxos de ar que recirculam dentro do duto e desestabilizam o drone, criando turbulências importantes em um ambiente que tem pouco espaço para erro.

A equipe investigou como o ar circula, dependendo da posição do drone no duto de ar. Para fazer isso, eles usaram um braço robótico e um sensor de força/torque para medir as forças em centenas de posições.

Esse primeiro “mapa” de forças mostra um padrão aerodinâmico complexo e possibilita identificar as partes “inseguras” dos ductos circulares, onde as recirculações de ar empurram o drone em direção às paredes e uma posição mais segura, onde as forças de recirculação cancelam.

Para manter sua posição no ponto recomendado, o drone precisa conhecer sua posição atual em um ambiente que é tipicamente escuro e sem pistas visuais. A equipe combinou pequenos lasers e inteligência artificial (uma rede neural treinada em dados de captura de movimento) para permitir que o pequeno drone permanecesse na posição com as menores turbulências, voando de maneira mais segura e estável.

Os resultados desta pesquisa abrem novos e promissores domínios de aplicação para drones em inspeção industrial e segurança pública. O próximo passo é desenvolver um protótipo mais orientado para o aplicativo, com cargas úteis úteis, como câmeras, câmeras térmicas ou sensores de gás.