Μια ομάδα ερευνητών από την Κίνα παρουσίασε αυτό που περιγράφουν ως το πρώτο παγκοσμίως σύστημα ελέγχου πτήσης ανοιχτού κώδικα, σχεδιασμένο ειδικά για drones με σκελετό από μπαμπού. Η εξέλιξη αυτή προσφέρει μια πιθανή λύση στην προσπάθεια για τη δημιουργία μη επανδρωμένων αεροσκαφών (UAVs) χαμηλού κόστους και φιλικών προς το περιβάλλον.
Το σύστημα, που αναπτύχθηκε από ερευνητές της σχολής πολιτικής αεροπορίας του Πανεπιστημίου Northwestern Polytechnical, στοχεύει να ξεπεράσει ένα διαχρονικό εμπόδιο στον βιώσιμο σχεδιασμό drones: την ενσωμάτωση μη παραδοσιακών υλικών, όπως το μπαμπού, με την αυτόνομη πλοήγηση υψηλής απόδοσης.
Σε αντίθεση με τα συμβατικά σκελετά που κατασκευάζονται από σύνθετα υλικά, οι κατασκευές από μπαμπού εισάγουν δονήσεις χαμηλής συχνότητας – τυπικά στην περιοχή των 8–20 Hertz – οι οποίες αποτελούν πρόκληση για τους τυπικούς ελεγκτές πτήσης.
Σύμφωνα με την επιστημονική δημοσίευση της ομάδας, που εκδόθηκε στις 28 Φεβρουαρίου στο Heilongjiang Science, οι υπάρχοντες εμπορικοί ελεγκτές πτήσης είναι είτε κλειστού κώδικα και άκαμπτοι, είτε ανοιχτού κώδικα αλλά ανεπαρκώς προσαρμοσμένοι στις ανάγκες τοπικής ανάπτυξης, γεγονός που περιορίζει την εκβιομηχάνιση των UAVs που βασίζονται στο μπαμπού.
Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια προσαρμοσμένη πλακέτα ελέγχου πτήσης, βασισμένη σε ένα βιομηχανικό τσιπ, σε συνδυασμό με ένα διπλό σύστημα μονάδων αδρανειακής μέτρησης.
Το πιο σημαντικό είναι ότι επανασχεδίασαν τους αλγορίθμους ελέγχου ώστε να ταιριάζουν με τις δομικές ιδιότητες του μπαμπού. Βελτιστοποιώντας ένα φίλτρο Kalman και αξιοποιώντας τα φυσικά χαρακτηριστικά απόσβεσης κραδασμών του μπαμπού, το σύστημα μειώνει την καθυστέρηση ελέγχου από 15-20 χιλιοστά του δευτερολέπτου σε μόλις 8-10 χιλιοστά του δευτερολέπτου, βελτιώνοντας την ανταπόκριση, διατηρώντας παράλληλα τη σταθερότητα.
«Με το άνοιγμα τόσο του λογισμικού ελέγχου πτήσης όσο και των ρυθμίσεων των δομικών παραμέτρων, επιτρέπουμε στους χρήστες να προσαρμόσουν το σύστημα σε διαφορετικές σχεδιάσεις σκελετών από μπαμπού χωρίς να ξαναγράφουν τους βασικούς αλγορίθμους ελέγχου», δήλωσε ο Tian Wei, ανώτερος μηχανικός που συμμετείχε στο έργο. «Αυτή η προσέγγιση συν-σχεδιασμού υλικού-λογισμικού μειώνει σημαντικά το εμπόδιο για τη δευτερογενή ανάπτυξη και θα μπορούσε να επιταχύνει την υιοθέτηση φιλικών προς το περιβάλλον UAVs τόσο στη βιομηχανία όσο και στην εκπαίδευση».
Το λογισμικό υιοθετεί ένα αρθρωτό πλαίσιο δημοσίευσης-εγγραφής (publish-subscribe), επιτρέποντας παράλληλη επεξεργασία δεδομένων και ευκολότερη επέκταση του συστήματος. Είναι επίσης πλήρως συμβατό με το κύριο ηλεκτρονικό οικοσύστημα και το πρωτόκολλο επικοινωνίας Mavlink, διασφαλίζοντας τη διαλειτουργικότητα με υπάρχουσες πλατφόρμες drones.
Κρίσιμης σημασίας είναι ότι το σύστημα είναι ανοιχτού κώδικα όχι μόνο σε επίπεδο λογισμικού, αλλά και στην ολοκλήρωση υλικού-λογισμικού. Οι χρήστες μπορούν να τροποποιήσουν αρχεία ρυθμίσεων δομικών παραμέτρων για να προσαρμόσουν τον ελεγκτή σε διαφορετικές σχεδιάσεις σκελετών από μπαμπού χωρίς να χρειάζεται να ξαναγράψουν βασικούς αλγορίθμους, μειώνοντας σημαντικά το εμπόδιο εισόδου.
Η ομάδα του Tian δήλωσε: «Το σύστημα καλύπτει ένα κρίσιμο κενό μεταξύ των βιώσιμων υλικών σκελετών και του αυτόνομου ελέγχου πτήσης, με εφαρμογές στην περιβαλλοντική παρακολούθηση, την επιθεώρηση δασών και την επιστημονική εκπαίδευση. Οι μελλοντικές αναβαθμίσεις θα επικεντρωθούν στην υψηλότερη ολοκλήρωση, τη βελτιωμένη προσαρμοστικότητα στο περιβάλλον και τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία υπό μεταβαλλόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας».
