风和日丽,忙趁东风放纸鸢。没错,又到了放风筝的季节了!
可万万没想到,放个风筝都能内卷,就离谱。比如这样
还有这样
好家伙,看得我想上天。
对于一个佛系(shou can)女青年来讲,放风筝这件事,在下的态度一直是——能飞得起来就行。但是吧,奈何不住风筝有自己的想法。。。
风筝:其实,我恐高。
现在手残小伙伴的福音来了,风筝 无人机的组合,不仅让你“任性飞”,打败公园里面放风筝经验丰富的“老法师”,而且用途十分广泛。
▍机器人控制——实现风筝自主飞行
这是一个来自国外Hackaday.io网站的项目。该项目旨在使用机器人技术和计算机视觉软件设计和构建一个系统,以使用风筝提供额外的清洁能源。
风作为可再生能源的丰富来源。现有的解决方案,例如风力涡轮机,很难在偏远地区部署——需要在陡峭的斜坡上进行复杂且危险的驾驶才能到达现场。
而风筝减少了这些挑战并优化了质能比。通过机器人控制,风筝可以自主飞行。虽然涡轮机是固定的,但风筝动力可以具有双重用途:推进或发电。
那么如何实现呢?
研发人员们选择使用具有计算机视觉的软件——KiteView 控制风筝,然后将方向传达给转向电机模块。
该系统被设计成三项模块化:发电机、俯仰和偏航转向、卷轴机构。这使其适用于单线风筝、双线风筝等。作为一个计算机视觉系统,它可以扩展到更大尺寸的风筝。
团队根据初步数据发现,发电器至少需要给出 80 mV。他们需要通过实验来确定发电机和风筝的参数,从而实现发电优化(使其更大)以及验证来自电机的电流量。
他们假设:在旋转和被风筝拉动时,将轮子保持在两个自由旋转的销钉上。
然后进行了模拟以仔细检查物体是否按预期旋转。下面较小的浅蓝色轮子描绘了可能的发电机位置。
这个实验将解决一些未知数,比如:
销钉与支撑轮的间距;
导致车轮从销钉上“弹出”的线的角度;
销钉是否能够自由旋转,还是需要滚珠轴承?
旋转需要很大的力吗?
缩进的抓齿设计是否有问题?
系统结构模块可以在不同的机器人中重复使用。
下一步,就是使用3D 打印额外的部件、组装。
这个由机器人驱动的风筝能否工作呢?是时候展开户外实验啦。
▍户外测试 ——“滚起来”
风筝可以工作吗?这个问题形成了假设的基础:当风筝从风中被推动时,绳索上的张力转移到轮子上,使轮子滚动并通过移动一段距离产生位移。
研发人员们在一个倾盆大雨转阴的天气展开了测试,风速为20 公里/小时 WNW。
虽然实验成功有效,然而研究人员很快发现,这个实验中也有很多方法是行不通的:比如风力和风筝不够大造成了风筝的阻力不足,滚轮太重和摩擦力太大导致留在原地。
但研究人员们同时发现,也许另一种控制方法可以是自己移动两个轮子。电机在不活动时可以用作发电机。但是,它会带来设备不固定的巨大缺点。如果这是在火星上,那将是一个好处,因为有广阔的区域可供探索。
综合以上结论,研究人员们进行了滚轮实验和步进电机改进设计。
在风速为 17 公里/小时 SSW,温度为 7 摄氏度的这天,研发人员们重新进行了户外现场测试,以测试最新的 KiteView 软件并收集有关风筝的信息。
软件跟踪风筝的多个 8 字形,这次风筝飞行得很好!
这款由机器人驱动的风筝未来可应用于商船船队,例如客舱公用事业。使用数量接近 55,000 个,在理想的位置运用风得以运行,从而辅助船只节省燃料。
该项目的工作于 2022 年 Hackaday 奖启动时开始,感兴趣的小伙伴们可以移步Hackaday.io网站去追踪项目的最新进展哦~
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