加州理工學院的加農炮式可摺疊彈射式SQUID無人機有一天可能部署到火星
圖片:Caltech和NASA JPL加農炮發射SQUID無人機:在發射管內(左),展開臂和鰭(中心),並完全展開配置(右)。每張圖片相隔82毫秒。
在IROS去年,加州理工學院噴氣推進實驗室和展示原型的彈道推出四旋翼摺疊成一種與鰭片足球形狀的-once,無人機塞進管,然後用壓縮CO2的爆炸射擊直線上升2,在它會自動展開,穩定然後飛走。大約半年了,原型已經擴大了尺寸和功能,現在有六個轉子和完全的自主權,可以(幾乎)壓入一個6英寸的管中。
SQUID代表簡化的快速展開調查無人機。我們去年撰寫的最初的3英寸SQUID已降級為「微型SQUID」,而新的SQUID則是功能更強大的6英寸版本。但是,總的來說,管式無人駕駛飛機的獨特之處在於,它們消除了大多數無人機期望的特定起飛條件的要求-固定,地面和沒有接近任何被切成碎片的對象。去年的演示顯示了微型SQUID是從移動車輛中發射的,但總體思路是,您可以立即從幾乎任何地方發射SQUID。
micro-SQUID的目的是為彈道發射的多旋翼飛機制定通用的空氣動力學和結構原理,而不是開發能夠執行任務的東西。具有執行任務的能力尤其意味著在不依靠GPS的情況下實現車載自主性,這反過來又需要進行傳感和計算,而且這種結構非常笨重且耗能,以至於需要放大整輛車。新的6英寸SQUID進行了一些重大更新,包括空氣動力學重新設計,以通過使用可展開的鰭片改進發射和彈道飛行期間的被動穩定性。自治硬體包括一個攝像頭(FLIR Chameleon3),測距儀(TeraRanger Evo 60m),IMU /氣壓計(VectorNav VN-100)和車載計算機(NVIDIA Jetson TX2)。
圖片:Caltech和NASA JPL頂部:SQUID概述。底部:SQUID部分位於發射管內(a),其臂和鰭從側面(b)和頂部透視圖(c)完全展開。
結構和空氣動力學上的變化是必要的,因為SQUID花費了飛行的第一階段,而不是真正地飛行,而是僅僅跟隨其離開發射器時的彈道。如果只是直線上升,那還不算太糟,但是如果無人機以一定角度或從行駛中的車輛發射,事情就會變得更加複雜。重心有幫助(電池位於鼻錐中),可展開的鰭片通過使無人機被動地指向氣流中,同時還充當起落架,從而起到雙重作用—如果沒有鰭片,它在離開後會開始翻滾管,然後祝你好運嘗試控制它。為了使鰭片既可摺疊又足夠穩定,以使SQUID落在上面,它們具有閂鎖機制,有助於保持鰭片的剛性。
直徑為SQUID的6英寸硬擋確實是一個挑戰。大多數無人機受功率或質量約束,但SQUID受體積約束。您不僅需要將所有電池和計算機都塞進該空間,而且還必須確保傳感器具有所需的視野,同時要記住在摺疊狀態下所有手臂和腿都必須共享與其他所有空間相同。事實證明,SQUID的優化效果非常好,重量僅為3.3千克,只有機器人專家估計的具有類似功能的,不可摺疊,未優化的傳統無人機所稱的重量僅為0.3千克。
那麼,為什麼要為整個電子管發射事情煩惱所有這些麻煩呢?有很多原因使其值得付出努力:
1、啟動速度很快。無需打開包裝,設置,找到平坦的地方或告訴大家退而求其次,只需按一下按鈕,就可以以12 m / s的速度將SQUID從管中取出並在飛行中。
2、可以安全啟動。除非有人直接坐在發射管的頂部(在這種情況下,您可能會說他們應該得到他們所要經歷的東西),否則發射會在部署任何危險的尖刺碎片之前迅速清除人的高度。
3、它可以在移動時啟動。這是一個很大的目標-彈道發射和自我穩定功能意味著SQUID可以從時速高達50 mph的移動車輛(如卡車或船)可靠地發射,從而大大提高了其效用,尤其是在緊急情況下。
4、它有時可以貫穿事物。研究人員指出,SQUID以其最空氣動力學的形狀(未部署鰭片或旋翼),有可能在必要時直接通過樹冠或電力線發射,這對於旋翼飛機而言是完全獨特的功能。