Cada batería voladora puede alimentar el cuadrotor principal durante aproximadamente 6 minutos, y luego se apaga y una nueva batería voladora toma su lugar.
La energía de la batería es un factor limitante para los robots en todas partes, pero es particularmente problemático para los drones, que tienen que hacer una compensación incómoda entre la cantidad de batería que llevan, la cantidad de otras cosas más útiles que llevan y cuánto tiempo pueden pasar en el aire. Los drones de consumo parecen haberse asentado alrededor de un tercio de su masa total en batería, lo que resulta en tiempos de vuelo de 20 a 25 minutos en el mejor de los casos, antes de que tenga que devolver el dron para cambiar la batería. Y si lo que se suponía que debía hacer el dron dependía de que permaneciera en el aire, entonces no tienes suerte.
Cuando los aviones mucho más grandes tienen este problema, y en particular los aviones militares que a veces necesitan permanecer en la estación durante largos períodos de tiempo, la solución es el reabastecimiento de combustible en el aire: ¿por qué enviar un avión de regreso a su fuente de combustible cuando puede? en lugar de traer la fuente de combustible a la aeronave? Es más fácil hacer esto con combustible líquido que con baterías, por supuesto, pero los investigadores de UC Berkeley han encontrado una solución inteligente: simplemente le das alas a las baterías. O, en este caso, rotores.
El gran quadrotor, que pesa 820 gramos, lleva su propia batería de polímero de litio de 2.2 Ah que por sí sola le da un tiempo de vuelo de aproximadamente 12 minutos. Cada pequeño quadrotor pesa 320 g, incluida su propia batería de 0.8 Ah más una batería de 1.5 Ah como carga. Los pequeños no pueden mantenerse en el aire durante tanto tiempo, pero está bien, porque como baterías voladoras, su único trabajo es ir del suelo al gran cuadrotoror y regresar de nuevo.
A medida que cada batería voladora se acerca al cuadrotor principal, el cuadrotor más pequeño toma una posición de aproximadamente 30 centímetros por encima de una bandeja de acoplamiento pasiva montada en la parte superior del dron más grande. Luego desciende lentamente a unos 3 cm por encima, espera a que su alineación sea la correcta y luego cae, aterrizando en la bandeja que ayuda a alinear sus patas con los contactos eléctricos. Tan pronto como se establece una conexión, el quadrotor principal puede alimentarse completamente de la carga útil de la batería del dron más pequeño. Cada batería voladora puede alimentar el cuadrotor principal durante aproximadamente 5 minutos, y luego se apaga y una nueva batería voladora toma su lugar. Si todo va bien, el cuadrotor principal solo usa su batería principal durante las fases de desacoplamiento y acoplamiento, y en las pruebas, esto aumentó su tiempo de vuelo de 12 minutos a casi una hora.
Todo esto sucede en un entorno de captura de movimiento, que es una gran restricción, y hacer que esta maniobra de acoplamiento de precisión (ish) funcione al aire libre, o cuando el dron primario se está moviendo, es algo que los investigadores quisieran descubrir. Existen posibles aplicaciones en situaciones en las que es importante el monitoreo continuo por parte de un dron: se podría argumentar que apagar dos drones idénticos podría ser una forma más simple de lograrlo, pero también requiere dos drones (presumiblemente elegantes) en lugar de uno más Un montón de baterías voladoras relativamente simples y económicas.
“Baterías voladoras: cambio de batería en vuelo para aumentar el tiempo de vuelo multirotor”, de Karan P. Jain y Mark W. Mueller, del Laboratorio de robótica de alto rendimiento de UC Berkeley, está disponible en arXiv.
EL ACOPLAMIENTO EN EL AIRE DE BATERÍAS VOLADORAS PUEDE EXTENDER ENORMEMENTE EL TIEMPO DE VUELO DE UN AVIÓN NO TRIPULADO
La energía de la batería es un factor limitante para los robots en todas partes, pero es particularmente problemático para los drones, que tienen que hacer una compensación incómoda entre la cantidad de batería que llevan, la cantidad de otras cosas más útiles que llevan y cuánto tiempo pueden pasar en el aire. Los drones de consumo parecen haberse asentado alrededor de un tercio de su masa total en batería, lo que resulta en tiempos de vuelo de 20 a 25 minutos en el mejor de los casos, antes de que tenga que devolver el dron para cambiar la batería. Y si lo que se suponía que debía hacer el dron dependía de que permaneciera en el aire, entonces no tienes suerte.
Cuando los aviones mucho más grandes tienen este problema, y en particular los aviones militares que a veces necesitan permanecer en la estación durante largos períodos de tiempo, la solución es el reabastecimiento de combustible en el aire: ¿por qué enviar un avión de regreso a su fuente de combustible cuando puede? en lugar de traer la fuente de combustible a la aeronave? Es más fácil hacer esto con combustible líquido que con baterías, por supuesto, pero los investigadores de UC Berkeley han encontrado una solución inteligente: simplemente le das alas a las baterías. O, en este caso, rotores.
El gran quadrotor, que pesa 820 gramos, lleva su propia batería de polímero de litio de 2.2 Ah que por sí sola le da un tiempo de vuelo de aproximadamente 12 minutos. Cada pequeño quadrotor pesa 320 g, incluida su propia batería de 0.8 Ah más una batería de 1.5 Ah como carga. Los pequeños no pueden mantenerse en el aire durante tanto tiempo, pero está bien, porque como baterías voladoras, su único trabajo es ir del suelo al gran cuadrotoror y regresar de nuevo.
Las baterías voladoras aterrizan en una bandeja montada sobre el dron principal y alinean sus patas con contactos eléctricos.
Cómo funcionan las baterías voladoras
A medida que cada batería voladora se acerca al cuadrotor principal, el cuadrotor más pequeño toma una posición de aproximadamente 30 centímetros por encima de una bandeja de acoplamiento pasiva montada en la parte superior del dron más grande. Luego desciende lentamente a unos 3 cm por encima, espera a que su alineación sea la correcta y luego cae, aterrizando en la bandeja que ayuda a alinear sus patas con los contactos eléctricos. Tan pronto como se establece una conexión, el quadrotor principal puede alimentarse completamente de la carga útil de la batería del dron más pequeño. Cada batería voladora puede alimentar el cuadrotor principal durante aproximadamente 5 minutos, y luego se apaga y una nueva batería voladora toma su lugar. Si todo va bien, el cuadrotor principal solo usa su batería principal durante las fases de desacoplamiento y acoplamiento, y en las pruebas, esto aumentó su tiempo de vuelo de 12 minutos a casi una hora.
Todo esto sucede en un entorno de captura de movimiento, que es una gran restricción, y hacer que esta maniobra de acoplamiento de precisión (ish) funcione al aire libre, o cuando el dron primario se está moviendo, es algo que los investigadores quisieran descubrir. Existen posibles aplicaciones en situaciones en las que es importante el monitoreo continuo por parte de un dron: se podría argumentar que apagar dos drones idénticos podría ser una forma más simple de lograrlo, pero también requiere dos drones (presumiblemente elegantes) en lugar de uno más Un montón de baterías voladoras relativamente simples y económicas.
“Baterías voladoras: cambio de batería en vuelo para aumentar el tiempo de vuelo multirotor”, de Karan P. Jain y Mark W. Mueller, del Laboratorio de robótica de alto rendimiento de UC Berkeley, está disponible en arXiv.