Учёные из Швейцарской федеральной политехники Лозанны (EPFL) представили дрон с фиксированными крыльями SWIFT — устройство, способное выдерживать лобовые удары без критических повреждений. Его конструкция основана на принципах тенсегрити и повторяет строение черепа дятла. Тенсегрити — принцип построения конструкций из стержней и тросов, в которых стержни работают на сжатие, а тросы — на растяжение.
У дятла жёсткий клюв соединён с черепом через гибкую подъязычную кость и слой губчатой ткани, что позволяет перераспределять энергию удара и защищать мозг. Инженеры перенесли этот принцип в механику дрона:
- вместо клюва использованы жёсткие карбоновые стержни,
- роль подъязычной кости выполняют изогнутые карбоновые полосы,
- губчатую ткань заменяют эластичные тросы,
- череп моделируют карбоновые пластины и трубки, соединённые пластиковыми держателями.
Электроника, двигатель и толкающий винт подвешены внутри «черепа» на резиновых кабелях и могут смещаться до 22 см при ударе, что снижает риск повреждений.
Зачем это нужно
Дроны с фиксированными крыльями быстрее и экономичнее многороторных моделей, но обычно они крайне уязвимы при столкновениях с препятствиями. Клетки-защиты, применяемые у квадрокоптеров, здесь использовать сложно, поэтому инженерам пришлось искать альтернативу.
SWIFT не только защищает центральные компоненты, но и снижает нагрузку на крылья. Подобно тому, как у птиц мягкие ткани в плечевых суставах амортизируют удары, в дроне используется система из 12 эластичных тросов и карбоновых стержней, соединяющих крылья с фюзеляжем. Это позволяет:
- предотвратить отрыв крыльев,
- дополнительно снизить ударное воздействие на электронику.
По результатам испытаний, новая система уменьшает силу столкновения до 70% по сравнению с обычными дронами аналогичного размера и массы.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Robotics Research.
