Миниатюрные роботы, имитирующие шмелей, теперь способны сохранять устойчивость в условиях сильного ветра

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) и Сколковского института науки и технологий (Сколтех) разработали передовой алгоритм для стабилизации полёта миниатюрных роботов, оснащённых машущими крыльями. Эта инновационная система, черпающая вдохновение из аэродинамики полёта шмелей, позволяет виртуальной модели робота сохранять устойчивость даже при мощных порывах ветра. Детали разработки были представлены в научном издании Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation.

В отличие от традиционных линейных контроллеров, которые поддерживают стабильность модели лишь при ветровой нагрузке, не превышающей 50-60% от её веса, новый гибридный алгоритм демонстрирует значительно более высокую эффективность. Он способен стабилизировать полёт даже при ударах ветра, в полтора раза превышающих массу самого аппарата. Время, необходимое для восстановления стабильности после такого воздействия, составляет всего от 3 до 6 секунд. Управление системой осуществляется посредством регулирования трёх ключевых параметров движения крыла: амплитуды взмаха, угла наклона траектории и угла поворота крыла вокруг своей оси.

Перспективы применения таких роботов-шмелей весьма обширны: от проникновения в труднодоступные завалы после чрезвычайных ситуаций до опыления растений в тепличных комплексах и проведения скрытой разведки. В дальнейшем научная команда планирует усовершенствовать модель и протестировать гибридный контроллер в сочетании с нейронными сетями для достижения полностью автономной навигации.

Николай Ефанов, доцент кафедры информатики и вычислительной математики МФТИ и руководитель исследовательской группы Центра ИИ Сколтеха, подчеркнул значимость разработки: «Наш подход обеспечивает роботу возможность сохранять стабильный полёт в гораздо более широком диапазоне условий. Это особенно критично для микророботов, которым предстоит функционировать в сложной и экстремальной среде, такой как плотные лесные массивы, внутри зданий, в ходе поисково-спасательных операций, при мониторинге инфраструктуры или в процессе опыления культур в теплицах».