Stabil seperti lebah: algoritma baru membantu robot mikro bersayap mengepak menjaga keseimbangan dalam hembusan angin

Peneliti dari Institut Fisika dan Teknologi Moskow (MIPT) dan Skoltech telah menciptakan algoritma untuk menstabilkan penerbangan robot mini bersayap kepak, beserta lingkungan komputasi untuk menguji berbagai algoritma kendali dalam kondisi angin kencang. Lebah adalah salah satu makhluk paling lincah di alam, berkat aerodinamika vorteks di mana setiap kepakan sayap membentuk struktur vorteks stabil yang menghasilkan gaya angkat. Namun, penerbangan dengan kepakan secara inheren tidak stabil, dan memindahkan aerodinamika ini ke robot atau model digitalnya menyebabkan robot kehilangan keseimbangan pada hembusan angin sekecil apa pun. Sistem stabilisasi baru ini mengendalikan tiga parameter sayap kunci: amplitudo kepakan, posisi lintasan rata-rata, dan sudut rotasi sayap di sekitar sumbunya sendiri. Algoritma ini menggunakan pengendali nonlinier berdasarkan fungsi Lyapunov diskrit untuk menghitung perubahan kinematika sayap yang mengurangi penyimpangan dari jalur yang diinginkan. Algoritma ini diuji di terowongan angin digital dengan hembusan vertikal kuat: pengendali linier hanya mampu menahan serangga jika kekuatan angin tidak melebihi 50-60% dari berat badan, sementara algoritma hibrida baru ini menstabilkan penerbangan bahkan ketika hembusan mencapai 1,5 kali berat objek, dengan waktu stabilisasi 3 hingga 6 detik. Lingkungan komputasi mengikuti arsitektur 'persepsi-komputasi-aksi' dan kompatibel dengan alat pembelajaran penguatan, memungkinkan perbandingan yang adil antara regulator klasik, algoritma jaringan saraf, dan skema hibrida. Tim berencana untuk semakin memperumit model dan menguji pengendali hibrida dengan jaringan saraf untuk navigasi otonom penuh robot mikro bersayap kepak.