동굴 탐험 유물? 자율 항법 기능을 갖춘 단일 로터 자체 회전 드론, 더욱 효율적입니다!

PULSAR의 구조도

[글로벌 네트워크 드론 종합 보고서] 홍콩대학교 소식, 최근 홍콩대학교(HKU) 공과대학 기계공학과 조교수 Zhang Fu 박사팀이 최근에는 레이더 전송을 구동하지 않고 전력을 사용하여 비행하는 드론을 설계했습니다. PULSAR. '펄서'는 인간이 스핀 감지기를 이용해 실시간으로 동굴의 3차원 지도를 만들어 현실이 되는 공상과학 영화 '프로메테우스'의 장면처럼 센싱과 매핑 등 다양한 기능을 갖고 있다.

보도에 따르면 수색 및 구조, 동굴 탐사, 건축 매핑 등 다양한 분야에서 드론의 중요성이 점차 커지고 있습니다. Zhang 박사의 팀은 회전 운동에 중점을 두고 있습니다. "펄서"는 동력 비행을 사용하며 회전 운동과 LiDAR 빔의 스캐닝 모드로 인해 천문학의 펄서와 직관적으로 유사합니다. 굉장히 유사한. "Pulsar"에는 마이크로 온보드 컴퓨터와 LiDAR가 장착되어 실내 또는 실외 환경에서 외부 장비 지원 없이도 완전히 자율적인 인식, 매핑, 계획 및 제어가 가능합니다. 추력과 토크를 동시에 생성할 수 있는 스와시플레이트 없는 메커니즘을 구동하기 위해 펄서에 단일 액추에이터가 사용됩니다.

Zhang 박사 팀은 “Pulsar”를 사용하여 환경 탐색 및 다방향 동적 장애물 회피에 대한 실험을 수행했으며, 그 결과 외부 장비의 도움에 의존하지 않고도 알 수 없는 환경에서 자율 항법 및 실시간 탐지를 수행할 수 있음을 보여주었습니다. 환경의 정적 및 동적 장애물.

"Pulsar"는 야간에 완전 자동 탐색을 수행할 수 있는 능력을 갖추고 있어 탐색 성능이 조명 조건에 의해 제한되지 않음을 나타냅니다. 또한 외부 바람의 방해도 처리할 수 있습니다. 초당 4.5미터의 최대 풍속으로 인해 방해를 받더라도 "Pulsar"는 여전히 작은 범위 내에서 호버링 위치를 유지할 수 있습니다. 이러한 기능은 항공기를 야생 환경에서 더욱 안전하고 안정적으로 만듭니다.

센서는 본질적인 회전 움직임을 통해 시야를 넓혀 위의 기능 외에도 드론의 인식 기능과 임무 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 현재 센서의 시야를 확장하는 데 사용되는 두 가지 주요 방법이 있으며, 공통적인 특징은 전체 전력 소비가 높다는 것입니다. 한 가지 가능한 접근 방식은 어안 렌즈, 반사 카메라 또는 360도 LiDAR와 같이 시야가 넓은 센서를 사용하는 것입니다. 그러나 어안 카메라와 자기반사 카메라는 심각한 변형이 발생하는 경우가 많으며, 360도 라이더의 수직 방향 시야는 여전히 좁고 해상도도 낮습니다. 또 다른 방법은 다중 카메라 시스템이나 다중 라이더 시스템과 같이 여러 센서를 동시에 사용하는 것입니다. 그러나 다중 센서 시스템은 추가 비용이 발생하고 데이터 처리 시간이 길어집니다. 마찬가지로, 시야를 확장하기 위해 짐벌 시스템을 사용하는 경우에도 비슷한 문제가 발생합니다.

Zhang 박사 팀은 "Pulsar"가 동일한 블레이드 면적과 부하를 갖는 쿼드콥터 드론에 비해 우수한 유연성을 유지하면서 26.7%의 에너지 소비를 절약할 수 있다는 것을 발견했습니다. 펄서의 전력 시스템은 단일 액추에이터를 사용하여 와트당 최대 6.65그램의 전체 효율로 더 높은 에너지 변환 효율을 달성합니다. 37.6cm에 불과한 프로펠러 직경과 41와트시 용량의 소용량 배터리만으로 1234그램의 이 드론은 12분 이상의 호버링 시간을 달성했습니다. 라이더를 더 큰 프로펠러와 배터리로 교체하면 '펄서'의 호버링 시간은 40분 이상으로 늘어날 수 있다.

연구 결과는 사이언스 로보틱스(Science Robotics)에 "자율 항법을 위한 확장된 센서 시야를 갖춘 자체 회전 단일 작동 UAV"라는 제목으로 사이언스 홈페이지에 게재되었습니다.

Zhang 박사는 자신의 팀이 구축한 연구 플랫폼이 스핀 드론에 대한 보다 심층적인 연구에 도움이 된다고 말했습니다. “우리는 이 플랫폼의 구축이 고속 회전 및 드론 제어 방법을 탐구하는 데 도움이 될 것이라고 믿습니다. 격렬한 움직임 속에서도 동시에 위치를 파악하고 제어하는 ​​매핑(SLAM) 기술입니다.”

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