No es ningún secreto que el principal problema con los drones que funcionan con baterías es su tiempo de vuelo. A menudo se propone resolverlo ya sea cambiando a una fuente de energía más intensiva en energía o mediante carga remota. La solución original en forma de instalar paneles solares en el helicóptero, o no tengo en cuenta el trabajo de un cable largo en este caso.
Mi decisión es mucho más simple, más barata ... y se asemeja al proceso de jugar con un juguete conocido en todo el mundo.
Para comenzar, daré ejemplos de tecnologías que formarán la base de las "muñecas de anidación".
Drone con manos para capturar objetos. Esta será la base para la posibilidad de proporcionar un proceso de reemplazo de batería.
También hay una patente de IBM que describe el sistema de "retransmisión de aire". En este caso, los drones tendrán una placa de guía móvil instalada en la parte inferior, donde el paquete se mantendrá en su lugar al final de la plataforma extensible equipada con un dispositivo de conexión electromagnética. Mientras tanto, en el lado superior habría un brazo especial con una estación de acoplamiento al final.
Al ordenar un paquete, los trabajadores del almacén empacarían y enviarían los productos al comprador utilizando un dron. Mientras tanto, el cliente enviaría su propio dron para interceptar. Ambos dispositivos que funcionan bajo el control de la "nube" se encontrarían en cierto punto.
En la "reunión", el dispositivo de envío bajó el paquete a la plataforma, mientras que el segundo abriría los brazos superiores que conectaban a la cerradura. En el dron del remitente, el paquete está conectado a un anillo que se mueve a lo largo de las cuchillas conectadas. Después de atracar con el receptor, hubo una inclinación sincrónica de los drones, después de lo cual el anillo se desliza por las aspas del dron del cargador al receptor, llevándose el paquete. Después de que el anillo se fija en el UAV del receptor, su plataforma se desliza hacia abajo para proporcionar protección electromagnética del paquete antes de que esté preparado y reparado. Luego, los dos UAV se desconectan y van a los puntos de partida.
Ahora pasamos al "principio de separación de masas".
Primero, analizaremos el quadrocopter habitual en los componentes principales.
La mayoría de ellos consisten en una fuente de energía; mecanismos de accionamiento y carga útil.
En segundo lugar, la interconexión de estos elementos es condicional, y el reemplazo con elementos analógicos de otros helicópteros está bastante permitido. Puede variar la carga en la fuente de alimentación cambiando el peso de la carga útil o quitando ligeramente el peso de los mecanismos de conducción (lo que puede afectar la fuerza y la fiabilidad del dron).
El factor limitante clave es la fuente de energía en toda esta tríada, el enlace más débil. Es esta debilidad la que es más fácil de "tratar" por reemplazo, pero no en el suelo ... ¡sino en el aire!
Para resolver el problema de la permanencia a largo plazo en el aire, necesitamos un pequeño quadrocopter, con la función de entregar la batería al dron principal. Ya habrá "acoplamiento" y "recarga" de un multicopter grande con la ayuda de un brazo manipulador (similar a la patente de IBM).
Por lo tanto, el dron podrá permanecer en el punto indefinidamente o volar desde el punto de carga en el aire (siempre que sea posible "atracar con el repostador" si es necesario).
Como resultado de esta decisión, se elimina el desperdicio innecesario de energía para bajar-levantar, y también existe la posibilidad de reemplazar parte de la carga útil en el aire (todo con la misma mano robótica).
Desde un lado, el proceso se verá como desplegar muñecas de anidación. Especialmente si habrá varios drones de carga, y serán de diferentes tamaños (pero aún más pequeños que el helicóptero principal).
El algoritmo de operación de un pequeño dron de carga será el siguiente:
- aproximación a las "patas" del helicóptero principal para la fijación (acoplamiento) con un brazo robótico
- descarga-carga en una posición fija
- bajando con la batería "vieja" o con la "carga útil" innecesaria
Esta opción de recarga no es la única en mi opinión. Hay otro exótico. Aquí dibujaré una analogía con el cuento de hadas: Harry Potter, y más específicamente su juego en Quidwich.
Durante el juego, los magos atraparon una bola esquiva con alas. No importa cuán extraño suene, propongo hacer el mismo dron en el aire, solo que en nuestro caso la "snitch" será una batería con dos contactos de alas guía.
Es cierto que nuestra pelota volará a lo largo de una trayectoria balística, lanzada desde una pistola de aire hacia el cielo. Será necesario atrapar su dron con un "guante" -manipulador, y luego dibujarlo en sí mismo para "usarlo". Después de que el avión no tripulado descargado simplemente se deja caer a la red de recepción, o por analogía con el paquete de descenso controlado por patente de Amazon, el paracaídas desciende suavemente.
Vale la pena señalar que los drones ya han aprendido a atrapar objetos con el manipulador a gran velocidad. Entonces, un equipo de desarrollo logró crear un quadrocopter, que es capaz de agarrar "presas" en vuelo usando una garra de tres dedos. Este helicóptero imita el comportamiento de las águilas calvas, mientras que el proceso ocurre muy rápidamente (2-3 m / s).
video de la "caza del águila".
También hay un ejemplo más simple ya en el movimiento de dos objetos de "caza".
Por lo tanto, será posible evitar el desperdicio innecesario de energía al levantar la batería y su descenso, pero el riesgo de una falla aumentará. Un drone matryoshka es sin duda una opción más confiable a este respecto.