翼の形を変えて風に乗る、プロペラなしで滞空するドローン「Floaty」

プロペラで浮くドローンは機動力が高いが、電力を大量に消費する。固定翼機は効率が良いが、空中で静止できない。独マックス・プランク知能システム研究所(MPI-IS)とシュトゥットガルト大学のGhadeer Elmkaiel氏らが開発した「Floaty」は、翼の形を変えて上昇気流をとらえ、プロペラを使わずに空中にとどまる飛行ロボットだ。成果はnpj Roboticsに掲載された。

Floatyは4枚の可動フラップを持ち、各フラップの角度をリアルタイムで変えることで空気力学的なプロファイルを変化させる。風洞実験で最大毎秒10mの上昇気流の中でホバリング、機動、外乱の修正に成功した。消費電力は体重あたり10W/kgで、プロペラ式の10分の1に相当する。

開発の初期段階では、平面的な形状のロボットが横方向に転倒する課題があった。重心を低くし、フラップに精密な折り曲げを加えることで、外力を受けても自動で姿勢を復元する受動的安定性を確保した。制御方針は風洞実験から学習した空気力学モデルに基づいて導出されており、推力を一切生成せずに姿勢と位置を制御する。

Elmkaiel氏は「モーターに頼る代わりに、ロボットが鳥のように風を利用して知的に飛ぶ方法を示した」と述べている。工場の煙突から出る上昇気流や自然の熱上昇気流の中で、環境モニタリングや長時間の監視に使える可能性がある。

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Quadcopter drone with four propellers and white origami-style wings, floating in midair against a gray backdrop.

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