Учёные из Франции предложили инновационное решение для инспекции труднодоступных вентиляционных каналов — использовать крошечные квадрокоптеры, способные летать в трубах диаметром всего 35 сантиметров.
Минидроны для замкнутых пространств
Вентиляционные шахты и воздуховоды широко распространены в современных зданиях и подземных сооружениях. Однако их регулярная инспекция остаётся сложной задачей. Узкие проходы, невозможность для человека проникнуть внутрь и отсутствие опорной поверхности делают обслуживание таких систем затруднительным, несмотря на важность контроля качества воздуха и работы систем отопления и кондиционирования.
Маленькие квадрокоптеры благодаря своей манёвренности подходят для обследования как горизонтальных, так и вертикальных участков вентиляционных систем. Но в таких ограниченных пространствах возникает новая проблема: создаваемый ими поток воздуха рециркулирует внутри трубы и дестабилизирует сам дрон. В условиях, где нет места для ошибок, это делает полёт крайне рискованным.
Аэродинамика внутри трубы
Команда учёных начала с анализа распределения воздушных потоков в зависимости от положения дрона. С помощью роботизированной руки и датчиков силы/момента они измерили нагрузку в сотнях точек внутри воздуховода. Результаты позволили составить подробную «карту аэродинамических сил» внутри круглых труб.
Эта карта выявила зоны, где рециркуляционные потоки втягивают дрон к стенкам трубы, делая полёт нестабильным, и наоборот — безопасные центральные участки, где силы взаимно уравновешиваются.
Чтобы квадрокоптер мог стабильно оставаться в оптимальной точке, он должен точно определять своё положение — а вентиляционные каналы обычно тёмные и не имеют визуальных ориентиров. Для решения этой задачи исследователи применили комбинацию миниатюрных лазеров и нейросети, обученной на данных систем захвата движения. Эта система позволяет дрону самостоятельно распознать свою позицию и удерживаться в зоне минимальных турбулентностей.
Полученные результаты открывают перспективы применения мини-дронов в сферах промышленной инспекции, мониторинга безопасности и обслуживания зданий. Следующим этапом станет создание практичных прототипов с полезной нагрузкой: камерами, тепловизорами и газовыми сенсорами.
Исследование опубликовано в журнале npj Robotics.
