Не секрет что главной проблемой дронов на батарейках является время работы в режиме полета. Решать ее часто предлагают либо переходом на более энергоемкий источник энергии, либо удаленной зарядкой. Оригинальное решение в виде установки на коптер солнечных батарей, или работу от длинного провода я в данном случае я не беру в расчет.
Мое же решение намного проще, дешевле… и напоминает процесс игры с известной всему миру игрушкой.
Для начала я приведу примеры технологий, которые лягут в основу «матрешки».
Дрон с руками для захвата предметов. Это будет основа для возможности обеспечения процесса замены аккумуляторов.
Так же есть патент от IBM, который описывает систему «воздушной эстафеты». Беспилотники в этом случае будут иметь подвижную направляющую пластину, установленную в нижней части, где пакет удерживался бы на месте в конце выдвижной платформы, снабженной электромагнитным соединительным устройством. Между тем на верхней стороне находилась бы специальная рука с док-станцией на конце.
При заказе посылки работники склада упаковывали и отправляли бы товар покупателю, используя дрон. Между тем, клиент отправлял бы собственный беспилотник навстречу для перехвата. Оба устройства работая под управлением «облака» встретились бы в определенной точке.
При «встрече» аппарат грузоотправителя опускал пакет на платформу, в то время как второй раскрывал бы верхние руки, которые соединялись с блокировкой. На дроне грузоотправителя пакет соединен с кольцом, которое перемещалось вдоль связанных лопастей. После стыковки с получателем происходил синхронный наклон дронов, после чего кольцо скользит вниз по лопасти от дрона грузоотправителя к приемщику, беря с собой пакет. После того как кольцо закреплено на БПЛА получателя, его платформа скользит вниз, чтобы обеспечить электромагнитную защиту пакета прежде, чем он будет подготовлен и закреплен. Затем два БПЛА разъединяются и уходят в исходные точки.
Теперь перейдем к «принципу разделения масс».
Во-первых, разберем на основные составляющие обычный квадрокоптер.
Большинство из них состоят из источника питания; движущих механизмов и полезной нагрузки.
Во-вторых, взаимосвязь этих элементов условна, и замена на аналоговые элементы с других коптеров вполне допускается. Варьировать нагрузку на источник питания можно изменяя вес полезной нагрузки, или немного убирая вес с движущих механизмов (что может сказаться на прочности и надежности дрона).
Ключевой ограничитель — источник питания во всей этой «триаде» самое слабое звено. Именно эту слабость легче всего «лечить» методом замены, но не на земле… а в воздухе!
Для решения задачи долговременного пребывания в воздухе нам понадобится небольшой квадрокоптер, с функцией доставки аккумулятора к основному дрону. Там уже произойдет «стыковка» и «перезарядка» большого мультикоптера с помощью руки-манипулятора (по аналогии с патентом IBM).
Таким образом дрон сможет находится в точке неограниченно долго, или летать от точки заряда в воздухе (при условии возможности при необходимости заряда «состыковаться с заправщиком»).
В результате этого решения устраняются лишние траты энергии на опускание-подъем, а также есть еще возможность замены части полезной нагрузки в воздухе (все той же робо-рукой).
Со стороны, процесс будет смотреться как раскладывание матрешки. Особенно если дронов зарядки будет несколько, и они будут разного размера (но все равно меньше главного коптера).
Алгоритм работы малого дрона зарядки будет такой:
- подлет к «ногам» главного коптера для фиксации(стыковки) с робо-рукой
- разгрузка-погрузка в зафиксированном положении
- опускание с «старым» акб, или ненужной «полезной нагрузкой» вниз
Этот вариант перезарядки не единственный по моему мнению. Есть еще один экзотический. Тут я уже проведу аналогию с сказкой – Гарри Поттером, а конкретнее его игрой в Квидич.
В процессе игры волшебники ловили неуловимый шар с крыльями. Как бы странно это не звучало, я предлагаю делать то же самое дрону в воздухе, только в нашем случае «снитч» будет аккумулятором с двумя направляющими крыльями-контактами.
Летать наш шарик будет правда по баллистической траектории, выпущенный из пневмо-пушки в небо. Поймать его дрону нужно будет «перчаткой»-манипулятором, и далее втянуть в себя для «употребления». После разряженный снитч-дрон просто сбрасывается вниз на сетку приема, или по аналогии с патентом управляемого спуска посылки от Amazon плавно опускается на парашуте.
Стоит отметить что ловить предметы манипулятором на скорости дроны уже научились. Так одной команде разработчиков удалось создать квадрокоптер, который способен хватать «добычу» в полете с помощью трехпалого когтя. Этот коптер таким образом имитирует поведение белоголовых орлов, при этом процесс происходит очень быстро (2-3 м/с).
видео «охоты орла».
Так же есть более простой пример уже в движении двух объектов «охоты».
Таким образом можно будет избежать лишних трат энергии на подъем аккумулятора, и его спуск, но возрастет риск промаха. Дрон-матрешка конечно в этом плане более надежный вариант.
Автор: дима
