Om vliegende robots te beschermen zonder hun vlucht te belemmeren, Keizerlijke experts vonden antwoorden in de oude kunst van origami.

Geïnspireerd door de oude kunst van het vouwen van papier, wetenschappers van het Aerial Robotics Lab van Imperial College London hebben drones uitgerust met lichtgewicht, schokabsorberende demping om ze te beschermen tegen stoten en krassen.

Hun onderzoek, gepubliceerd in Wetenschap Robotica , laat zien hoe drones die zijn uitgerust met het Rotary Origami Protective System (Rotorigami) minder kracht en schade oplopen tijdens een botsing, en kunnen dus blijven vliegen na een botsing met obstakels.

Hoofdauteur Dr. Pooya Sareh, die het onderzoek leidde bij Imperial's Department of Aeronautics en nu leidt het Creative Design Engineering Lab aan de Universiteit van Liverpool, zei:"Door een op origami geïnspireerde beschermlaag te gebruiken, we hebben een manier ontwikkeld om miniatuur vliegende robots veilig en efficiënt te laten navigeren in krappe of rommelige ruimtes."

Vouwen onder druk?

Dr. Sareh en collega's vouwden een dunne, lichtgewicht vel plastic in een afstammeling van de Miura-ori-vouw - een eenvoudig origamipatroon dat bijzonder geschikt is voor technische toepassingen.

Ze bouwden de beschermende structuur rond een roterend binnenframe (hierboven afgebeeld). Deze ene constructie beschermde alle propellers tegelijk tegen zijdelingse aanrijdingen, en hielp het voertuig tijdens en na de botsing in de lucht te houden.

De onderzoekers testten en vergeleken de effectiviteit van met Rotorigami uitgeruste drones met bestaande ontwerpen. Ze ontdekten dat de beschermende structuur de kracht van een botsing hielp verminderen, en hielp voorkomen dat de drone na een botsing ongecontroleerd ronddraaide. houd de drone daarna rechtop.

Dr. Sareh zei:"We hebben met succes een lichtgewicht, schokabsorberend, roterende bumper voor drones waardoor ze beter bestand zijn tegen crashes."

Ongevallen vermijden

Hoewel drones zijn uitgerust met software voor het detecteren en vermijden van obstakels, ze slagen er vaak niet in om obstakels te vermijden die minder gemakkelijk te detecteren zijn, zoals ramen en draden. De bumperuitrusting beschermt de drone daarom tegen eventuele crashes.

Projecthoofdonderzoeker Dr. Mirko Kovac, Directeur van het Aerial Robotics Laboratory bij Imperial in het Department of Aeronautics, zei:"Veel insecten, zoals vliegen of bijen, gebruik een combinatie van impactvermijdende technieken en impactveerkracht. Ze zijn grotendeels afhankelijk van systemen voor het detecteren en vermijden van botsingen, maar ze hebben ook beschermende structuren voor het geval er een aanrijding plaatsvindt. We hebben dit concept toegepast op ons werk hier."

Dr. Kovac voegde toe:"Ik geloof dat toekomstige luchtvaartuigen de technologieën voor het vermijden van botsingen zullen combineren met nieuwe veiligheids- en schokbestendige hardware die nieuwe materialen en structuren gebruikt."

Volgende, het team zal kijken hoe de schade aan de boven- en onderkant van drones kan worden beperkt. Dr. Sareh zei:"We hebben zijdelingse botsingen aangepakt - nu moeten we kijken hoe we drones van boven en van onder kunnen beschermen."

Dr. Kovac voegde toe:"Dit is een geweldig voorbeeld van een nieuwe generatie 'zachte luchtrobots' die veilig en efficiënt door obstakels kunnen navigeren."

In de toekomst, ze willen hun origami-bumperontwerpen gebruiken op grotere drones die door regenwouden navigeren, of degenen met zware lasten zoals bloedafgifte voor transfusies - hoewel ze opmerken dat het gebruik van volledig autonome drones bij operaties zonder toezicht nog ver weg is.

Het werk dat in dit document wordt gepresenteerd, werd gefinancierd door de UK Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC)

"Rotorigami:een roterende origami-beschermingssysteem voor robotachtige rotorcraft" door Pooya Sareh, Pisak Chermprayong, Marc Emmanuelli, Haris Nadeem en Mirko Kovac, gepubliceerd 26 sep 2018 in Wetenschap Robotica .