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恶劣天气是无人系统的永恒敌人

通过奥利弗·米切尔|2018年8月11日,

份子

去年6月,一场巨大的尘埃风暴吞没火星并将最着名的机器人固定在星系中,机会和好奇心.这不是“机遇号”第一次因火星灰尘而无法为其太阳能电池板充电。它的创造者最初预测,由于火星恶劣的天气条件,漫游者的任务将限制在90个太阳(相当于93个地球日)。

今年,如果“机遇号”能挺过当前的风暴,它将庆祝在火星上工作的第15个年头。

天气常常是自主任务的克星。美国国家航空航天局耗资数十亿美元的机队仅仅因为灰尘而瘫痪的例子说明了一个深刻的问题,即机器还远远不能自给自足。在接近地球时,高空冰是无人机(uav)面临的最大挑战之一。这种自然现象是导致最关键的军用无人机行动搁浅的原因,因为冰冻条件会对空气动力学和性能产生不利影响。

航空学中逆转自然的范例对自主系统的各个方面都是有用的。从20世纪80年代末开始,NASA开始开发一系列除冰方案,以使航空更加安全。这些技术中最著名的是由NASA工程师Leonard Haslim开发的电排出分离系统(EESS)或“冰击器”。根据航天局的网站,Zapper“使用一对导体嵌入柔性材料中并粘合到飞机的框架上 - 例如在机翼的前缘上。通过导体送出的电力的脉冲电流产生相对的磁场,仅驱动导体的一小部分一英寸,但是具有在机身表面上破碎任何冰块的动力进入无害的颗粒。“

Zapper最终被NASA授权给一家名为“冰管理系统”(IMS)的私人公司,该公司随后被Thompson Ramo Wooldridge (TRW)收购,后者现在是诺斯罗普·格鲁曼公司的一部分。Haslim今天的发明是一个完整的航空平台,嵌入了一个节能的电力系统,导电驱动器和内部碳纤维核心。据IMS创始人Mark Bridgeford称,该平台已经部署在诺斯罗普·格鲁曼公司的飞机上猎人无人机和通用原子公司天空的勇士.

布里奇福德解释说:“我们在无人机业务上遭遇挫折的一个原因是,我们的系统使用的能源很少。”IMS平台是首批节能的机电一体化系统之一。布里奇福德继续说,“通过电驱技术,无人机能够将连续的、全年的冰保护纳入其机身。”

能量消耗是主动除冰的关键。与通过材料设计和发动机回流系统防止粒子积聚的防冰系统不同,除去通常在载人飞机上手动在载人飞机上手动实施以节省燃料。无人机没有这种翻转的奢侈,需要积极的普遍监测。虽然Zapper和其他电驱动方法射击能量爆炸以摇动翅膀的冰,但这种方法已经为许多无人任务而受到了欠发。Aerospace Solutions提供商Cox&Company现在提供呼道技术“热机械驱动除冰系统(TMEDS)“为诺斯特鲁普格鲁曼的Triton无人机。COX声称,这种技术不仅为无人系统提供了更好的结果,而且还可以消耗更少的功率。

Kim Sorensen博士在美国海岸警卫队的破冰海上突破海洋技术的启发,加入了NASA的AMES研究中心,作为他在空中冰保系统上的博士论文的一部分。不久之后,Sorensen在阿拉斯加推出了使用超轻量级单米无人机在阿拉斯加的第一个自主除冰飞行。这一原型的成功导致他于2017年建立UBIQ航空航天,为商业无人机部门带来具有成本效益的自动化蜕皮。在挪威索伦森的祖国,UBIQ旨在将客户准备到2019年底。

“D•ICE技术基于三个设计原则——无重量、无体积、无功率。除了这些原则,我们还需要确保系统能够完全自主地运行,”Sorensen博士说。相比之下,“各种各样的系统已经被设计出来,并在今天飞行的商业载人飞机上运行。所有这些系统都需要人类在不同程度上的相互作用。索伦森博士解释说:“它们的惩罚是非常重的,所有的它们都是对结构的入侵,以及/或一些对环境有害……因此,现有的结冰保护系统都不适合在无人机上使用。”

根据航空国际新闻在美国,Ubiq已经申请了最初的专利,目前正与制造合作伙伴讨论制造“碳纳米热板组件”,以达到行业标准。这个大型平台将由这些热板、嵌入式温度传感器、电源组件和一个计算大脑组成。Ubiq的特色之一是智能算法,它可以根据需要开关设备,以最小的功耗自动实现安全除冰。

Sorensen描述了,“您所需要的权力有一个较低的边界,以确保结冰不会构建或者您可以闲逛,并且我们正试图尽可能接近该边界。”该公司已在与挪威的国防部合作,将其应用于转子无人机,可能会加速大型货物任务的用例,甚至飞行汽车。

在本周早些时候给我的一封电子邮件中,Ubiq的创始人说道:“D•ICE技术确实有更广泛的用途。有几个第二产业可以使用这样的解决方案。最明显的是风能产业和它们巨大的海洋农场。”具有讽刺意味的是,如今许多陆地风力涡轮机运营商正转向无人机服务提供商,寻求除冰解决方案YouTube视频.

无人驾驶系统

由阿拉斯加无人机系统集成(Acuasi)拥有的Alaska Imbicopter拥有,坐落在冰川附近。Acuasi是阿拉斯加Fairbanks大学地球物理学院的一部分,将参加一个新的联邦计划,以帮助将无人机合并到国家空域。(信用:Acuasi)

随着机器人技术不断从实验室研究跨越到现场操作的鸿沟,天气控制系统变得越来越重要。位于费尔班克斯的阿拉斯加大学是冰点以下温度研究中心。根据2018年5月的一份新闻稿,该大学与美国交通部合作,帮助塑造“美国无人机的未来”,并“加速无人驾驶车辆安全进入美国领空”。

该努力的一个关键组成部分正在研究在恶劣气候环境中运营的无人机系统的技术解决方案“将医疗设备传送到偏远地区,帮助搜索和救援运营,调查鱼类和野生动物,并监控管道,道路和其他基础设施。”在宣布合作伙伴关系时,美国秘书Elaine Chao宣称,“我们期待着帮助今天的获奖者解锁无人机运营的巨大潜力,这将在当地社区创造新的服务和工作。”除了赵超引用的经济机会外,还有其他“获奖者”侵犯地球,火星,也许是整个银河系的科学。


了下:机器人的报告


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