Вьющиеся растения вдохновили китайских инженеров на создание мягких захватных устройств для дронов

Ханчжоу, 15 мая /Синьхуа/ -- Команда китайских инженеров разработала новый класс бионических мягких захватных устройств для беспилотных летательных аппаратов /БПЛА/, которые позволят им выполнять различные задачи, такие как захват ключа, подвешенного на ветке дерева, или вытаскивание из воды свободно дрейфующих веток.

Воздушный захват в значительной мере расширяет способности БПЛА, но установленные на них жесткие захватные устройства, как правило, очень тяжелые, имеют только одну модель хвата, а также ограничиваются формой и размером предметов, которые они хватают.

В природе растения, цепляющиеся усиками, могут за счет опоры на предметы во внешней среде добиваться вертикального роста и получения света. Они с начала своего роста способны крепко цепляться за окружающие их стебли и ветки благодаря своим вьющимся свойствам. Кроме того, существует еще одна категория вьющихся растений, на поверхности которых имеются крючкообразные структуры. С их помощью они способны, сформировав взаимную блокировку с контрфорс-объектами, взбираться по вертикальным поверхностям высотных зданий.

Исследователи Чжэцзянского университета, вдохновившись этими вьющимися растениями, разработали два U-образных эксцентричных круглых трубчатых привода. Способность этих приводов к изгибу позволяет БПЛА хватать предметы с помощью крюка или веревки, похожей на виноградную лозу.

На базе этих двух типов привода исследователи же приступили к конструированию двух типов захватных устройств, создав таким образом автономные системы, которые могут контролироваться за счет подачи электрического тока, говорится в научной статье, опубликованной в последнем номере журнала "Science Advances".

Согласно исследованию, грузоподъемность одного привода с крюкообразными структурами примерно на 29 проц. больше грузоподъемности привода без них и максимально составляет около 450 граммов.

В ходе испытаний на открытом воздухе беспилотник подлетел к ключу, подвешенному на ветке дерева. После чего его самоадаптивные захватные устройства прошли сквозь ветви и надежно захватили ключ за счет подачи тока на проволоку высокого сопротивления.

Решение в виде беспилотника с захватом будет полезным для охраны окружающей среды, где БПЛА может использоваться для выполнения таких задач, как сбор мусора в дикой природе и вылов его из рек и озер. В настоящее время в пресноводных экосистемах основным методом очистки является чрезвычайно трудоемкий механический сбор.

В ходе другого испытания на открытом воздухе исследовательская команда использовала БПЛА для извлечения ветки, оказавшейся в озере. Беспилотник подлетел к определенному участку озера и погрузил захватные устройства в водоем. U-образные захватные устройства продемонстрировали свою эффективность, успешно зацепив ветку. Затем автономная система U-образных мягких приводов стабильно нагнетала давление под водой, что обеспечило надежный захват предмета. Беспилотник в конце поднялся в воздух и вернулся на берег.

В отличие от жестких захватных устройств, мягкие самоадаптивные захватные устройства могут поглощать вибрации, передаваемые БПЛА, и позволяют предмету вращаться или перемещаться внутри захватных устройств.

Испытания на открытом воздухе показывают, что мягкие захватные устройства обладают уникальными преимуществами в различных сложных условиях. Они могут эффективно работать даже при низкой точности позиционирования беспилотника, отметили исследователи.

Исследователи также добавили, что мягкие захватные устройства доказывают возможность их использования для эффективной транспортировки с помощью БПЛА, обвязывая или зацепляя грузы вручную в сложных условиях, таких как крутые горные склоны.