Инженеры из Швейцарии и Нидерландов разработали новый алгоритм для квадрокоптеров, позволяющий им оставаться в воздухе после отключения одного винта. В отличие от аналогичных алгоритмов, разработанных ранее, новый позволяет дрону управляемо двигаться, а не только зависать на месте, а также работает только с собственными датчиками дрона, не требуя внешней системы слежения или GPS.

Статья опубликована в журнале IEEE Robotics and Automation Letters, а ее препринт доступен на сайте Цюрихского университета.

Мультикоптеры остаются в воздухе и управляют своим полетом благодаря изменению тяги отдельных винтов. Эта схема зарекомендовала себя как простая и надежная, что во многом объясняет резко возросшую популярность гражданских квадрокоптеров в последние годы. Однако, в отличие от самолетной схемы, она намного более восприимчива к поломкам: если беспилотник самолетного типа после остановки винта может планировать и даже благополучно приземлиться, серийный квадрокоптер при отказе двигателя или поломке винта мгновенно потеряет стабильность и упадет.

Исследователи, разрабатывающие алгоритмы управления мультикоптерами, уже показывали на практике, что сохранить квадрокоптер с поломанным винтом в полете возможно. Например, в 2018 году рассказывали об алгоритме группы инженеров (среди которых и авторы новой работы), который позволяет квадрокоптеру зависать на месте после отказа двигателя, причем даже при ветре со скоростью до девяти метров в секунду.

При отказе двигателя из-за несогласованности крутящих моментов на оставшихся винтах дрон начинает быстро вращаться. Это заметно усложняет стабилизацию из-за сильного изменения показаний инерциальных датчиков, возникающего из-за большого центробежного ускорения, а также сильной смазанности на кадрах с камеры, если используется визуально-инерционная одометрия или другой визуальный метод определения положения в пространстве. В предыдущих работах инженеры решали эту проблему с помощью внешней системы слежения, что не позволяет применять такой метод на практике, или сигналов спутниковых навигационных систем, что затрудняет ее использование в помещениях.

Группа инженеров под руководством Сыхао Суня (Sihao Sun) из Цюрихского университета и Коэна де Виссера (Coen de Visser) из Делфтского технического университета разработала новый метод стабилизации квадрокоптера с отключенным двигателем, работающий исключительно с использованием внутренних датчиков летательного аппарата.