Беспилотные летательные аппараты. Ч. 1: биологический механизм движения в среде "воздух - вода"

Возможности современных микро-летательных аппаратов (MAV) сильно ограничены тем, что могут работать только в воздухе. Разработка мультимодальных MAV, которые могут эффективно летать, погружаться в воду и возвращаться в полет, позволит применять распределенный мониторинг качества воды, поисково-спасательные операции и подводные исследования. В то время как некоторые из них могут приземляться на воду, нет доступных технологий, которые позволили бы им одновременно нырять и летать, из-за серьезных компромиссов в конструкции, которые необходимо решать для движения как в воздухе, так и в воде, а также из-за отсутствия мощных двигательных установок. что позволило бы перейти из-под воды в воздух. В природе несколько видов животных разработали конструктивные решения, которые позволяют им успешно переходить из воды в воздух и перемещаться в обеих средах. Примеры включают летающих рыб, летающих кальмаров, ныряющих птиц и ныряющих насекомых. В данной части 1 описывается биологический механизм движения этих мультимодальных животных и абстрагирует лежащие в их основе принципы проектирования с точки зрения создания роботизированного эквивалента водного микро-летательного аппарата (AquaMAV). Опираясь на парадигму вдохновленного биотехнологиями дизайна «вдохновляй-абстрагируй-внедряй», он определяет ключевые адаптации природы и конструкции робототехники. На основе этой оценки были предложены ключевые принципы проектирования успешных воздушно-водных роботов, т. е. использование стратегии погружения для входа в воду, складывания крыльев для повышения эффективности погружения, водометного движения для взлета воды и гидрофобных поверхностей для сброса воды и сухого полета. Этот двигательный механизм можно использовать для AquaMAV, а также для других роботизированных приложений, где используется высокая удельная мощность, например, для прыгающих и плавающих роботов.