Les algorithmes améliorent les performances des drones quadrotor

Lorsqu'un avion vire trop vers le haut, la diminution de la portance et l'augmentation de la traînée peuvent faire chuter soudainement le véhicule. Connu sous le nom de décrochage, ce phénomène a incité de nombreux fabricants de drones à pécher par excès de prudence lorsqu'ils planifient les mouvements de vol autonomes de leurs véhicules. Pour les drones à décollage et atterrissage verticaux (VTOL), la plupart des fabricants programment l'avion de sorte que la carrosserie du véhicule tourne très lentement chaque fois qu'il passe du vol stationnaire au vol vers l'avant et vice versa.

Les chercheurs ont créé un planificateur de trajectoire qui réduit considérablement le temps nécessaire aux drones VTOL pour effectuer cette transition cruciale. Le planificateur de trajectoire a été conçu pour un arrière biplan quadrirotor utilisé pour tester de nouvelles caractéristiques de conception et étudier l'aérodynamique fondamentale.

Les gardiens de queue VTOL s'appuient généralement sur une approche basée sur l'heuristique chaque fois qu'ils passent du vol stationnaire au vol vers l'avant, où ils suivent un ensemble d'actions prédéterminées très lentes mais très sûres. En revanche, le planificateur de trajectoire peut trouver la séquence optimale des mouvements de vol pour ces transitions qui s'adaptent à chaque situation. Les chercheurs ont découvert la disponibilité de ces manœuvres plus agiles lorsqu'ils ont modélisé l'interaction unique entre le sillage des rotors du véhicule et l'aérodynamique de ses ailes.

Si le véhicule est en vol stationnaire, les ailes sont pointées vers le haut et les rotors tournent constamment au-dessus de lui; pour commencer à l'avancer, on tirerait l'aile à plat contre l'air. En réalité, à cause de l'air soufflé sur l'aile, elle ne voit pas beaucoup de traînée. En raison de ce balayage vers le bas supplémentaire des rotors, les arrières VTOL peuvent gérer une transition plus agressive entre le vol stationnaire et le vol vers l'avant qu'on ne l'aurait supposé.

Grâce à la simulation, les chercheurs ont découvert que l'incorporation du rotor sur l'interférence du sillage du vent dans le planificateur de trajectoire permettait au drone de passer en vol stationnaire et d'atterrir en deux fois moins de temps par rapport à l'approche conventionnelle. L'équipe pense que le planificateur de trajectoire pourrait éventuellement permettre au drone de basculer intelligemment entre le vol stationnaire et le vol vers l'avant lorsqu'il navigue dans des zones denses ou urbaines.

L'incorporation de modèles de vol plus sophistiqués dans le planificateur de trajectoire fournira au drone une meilleure compréhension de l'environnement aérodynamique complexe pendant qu'il se déplace ; par exemple, s'il y avait un bâtiment sur le chemin, serait-il plus logique de survoler le bâtiment ou de contourner le bâtiment ?

Une fois que le planificateur de trajectoire aura subi d'autres essais de simulation, les chercheurs prévoient de connecter le logiciel à des modèles matériels pour assurer un haut niveau de robustesse avant de commencer les essais en vol. Une transition plus rapide et plus efficace entre le vol stationnaire et le vol vers l'avant aidera éventuellement l'armée à développer de nouveaux véhicules pour les missions de renseignement, de surveillance et de reconnaissance ainsi que les opérations de ravitaillement aérien.