Bombus arıları gibi sağlam: rüzgar esintilerinde kanat çırpan mikro robotların dengesini koruyan yeni algoritma

Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü (MIPT) ve Skoltech araştırmacıları, çırpan kanatlı minyatür robotların uçuşunu dengelemek için bir algoritma ve rüzgârlı havalarda çeşitli kontrol algoritmalarını test etmek için bir hesaplama ortamı oluşturdu. Yaban arıları, her kanat çırpışında kaldırma kuvveti oluşturan kararlı girdap yapıları oluşturan girdap aerodinamiği sayesinde doğadaki en manevra kabiliyeti yüksek canlılar arasındadır. Ancak çırpan uçuş doğası gereği kararsızdır ve bu aerodinamiği bir robota veya dijital modeline aktarmak, en ufak bir rüzgâr esintisinde dengesini kaybetmesine neden olur. Yeni dengeleme sistemi, üç temel kanat parametresini kontrol eder: kanat çırpma genliği, ortalama yörünge konumu ve kanadın kendi ekseni etrafındaki dönme açısı. Algoritma, istenen rotadan sapmayı azaltan kanat kinematiğindeki değişiklikleri hesaplamak için ayrık Lyapunov fonksiyonuna dayalı doğrusal olmayan bir kontrolör kullanır. Algoritma, güçlü dikey rüzgâr esintileri olan dijital bir rüzgâr tünelinde test edildi: doğrusal bir kontrolör, rüzgâr kuvveti vücut ağırlığının %50-60'ını aşmadığında yalnızca böceği tutabildi; yeni hibrit algoritma ise esintiler nesnenin ağırlığının 1,5 katı olduğunda bile uçuşu dengeledi ve dengeleme süresi 3 ila 6 saniye arasında değişti. Hesaplama ortamı 'algılama-hesaplama-eylem' mimarisini izler ve pekiştirmeli öğrenme araçlarıyla uyumludur; bu da klasik regülatörlerin, sinir ağı algoritmalarının ve hibrit şemaların adil bir şekilde karşılaştırılmasına olanak tanır. Ekip, modeli daha da karmaşık hale getirmeyi ve çırpan kanatlı mikro robotların tam otonom navigasyonu için sinir ağlarıyla hibrit kontrolörü test etmeyi planlıyor.