거의 무 동력 비행

효율적으로 비행하는 드론을 설계하기 위해 새보다 더 좋은 영감을 주는 것이 있을까?

이러한 정신에 따라 네덜란드의 연구원들은 자연의 비행 생물 기술을 모방하여 동료들에 비해 쉽게 가까이 날아갈 수 있는 날개 달린 드론을 설계했으며 공중에 머무르기 위해 동력 비행이 거의 필요하지 않다고 말한다.

아직 동료 검토를 거치지 않은 그들의 연구에 따르면 무게가 약 1.5파운드인 새와 같은 드론은 풍동에서 제자리에 머무르는 시간의 0.25%만 프로펠러를 사용해야 했다. 정상적인 비행에 필요하다. 다른 말로 하면, 전동식 스로틀을 사용하는 것보다 150배 이상 적은 것이다. 효율성이 상당히 향상된다.

연구원들은 이러한 특정 형태의 비행을 "오르그래픽 급상승(orographic soaring)"이라고 부른다. 본질적으로 새가 날아오르기 위해 하는 일은 상승하는 바람을 타고 안정된 자세를 유지하면서 적절한 속도로 하강하는 것이다.

프로펠러를 전혀 사용하지 않은 이전 버전의 실험을 아래에서 볼 수 있다.

새의 뇌가 장착된

생물학의 복잡한 역학을 모방하는 것은 거의 쉽지 않다. 콘도르와 같은 새는 예술적으로 날아내려왔고, 한 마리는 날개를 한 번 펄럭이지 않고 5시간 넘게 날아오르는 것이 관찰되었다. 이에 비해 고품질 소비자용 드론은 한 번에 30분 정도 비행할 수 있다.

프로펠러의 지속적인 출력 또는 "비행 내구성"을 위해 충분한 전력을 저장하는 것은 드론 설계자의 가장 큰 적이다. 그 외에도 기계에 비해 새가 가진 가장 큰 장점은 바람에 대한 직관적인 이해이며, 선장이 스쿠너의 돛을 조종하듯이 변덕스러운 돌풍을 이용할 수 있다.

이 직관적인 가장자리는 변화하는 바람에 따라 제어하는 드론을 조정하는 자율 알고리즘을 설계한 연구원들의 초점이었다. 이 알고리즘은 대기 속도, GPS 시스템 및 카메라를 포함한 일련의 센서를 통해 공중 환경을 파악한다.

"풍장이 변하면 환경에 적응하고 자율적으로 위치를 변경한다. "현재 위치가 작동하지 않으면 항상 새 위치를 찾으려고 시도한다. 매우 유연하다."

여기에서 달성한 비행 시간은 30분을 넘지 않았지만, 드론이 얼마나 단순한지, 얼마나 적은 추진력과 개입이 필요한지에 대해 여전히 인상적인 지속 시간이다.

그러나 드론은 풍동 너머에서 이를 깎아야 한다. 셰필드 대학교(University of Sheffield)의 자동 제어 및 시스템 교수인 조나단 에이트켄(Jonathan Aitken)은 뉴 사이언티스트(New Scientist)에 결과가 소형 드론에 사용하기에 유망하지만 알고리즘이 실제 바람을 따라잡기 위해 더 빠르게 반응해야 한다고 말했다.