Учёные МФТИ и Сколтеха разработали алгоритм стабилизации для миниатюрных роботов с машущими крыльями, который копирует особенности полёта шмеля. Разработка позволяет удерживать дрон в воздухе даже при сильных порывах ветра. В исследовательской группе заявили: если проект заинтересует заказчиков, прототип смогут собрать в течение полугода.

Шмели — одни из самых манёвренных насекомых в природе: они зависают в воздухе, делают резкие развороты и мгновенно меняют направление. Секрет — в вихревой аэродинамике: при каждом взмахе крыльев формируются вихри, создающие подъёмную силу. Однако машущий полёт крайне неустойчив, и без непрерывной обработки сигналов от органов чувств насекомое теряет управление. В цифровой модели эту систему стабилизации пришлось воссоздавать заново.

Разработанный алгоритм управляет амплитудой взмаха, положением траектории и углом поворота крыла. На каждом шаге он рассчитывает, как сохранить заданную скорость и вернуть аппарат к устойчивому движению после внешнего возмущения. Эффективность проверили в цифровой аэродинамической трубе — виртуальный шмель сохранял устойчивость даже при порывах ветра, сила которого в полтора раза превышала его собственный вес. Время стабилизации составило от трёх до шести секунд.

Как отметили в МФТИ, новая технология позволит микродронам работать в экстремальной среде: между деревьями, внутри зданий, в завалах после аварий, при мониторинге инфраструктуры и опылении растений в теплицах. Разработка представляет интерес для разведывательных и поисково-спасательных операций.

Эксперты подчёркивают: стабильность — главный шаг от красивой модели к реально полезному устройству. Однако для практического применения предстоит решить технические задачи, в частности создать компактный и лёгкий источник питания с достаточным запасом энергии. Пока предел миниатюризации квадрокоптеров — три дюйма, и аэродинамика насекомых на практике пока не применяется из-за отсутствия подходящих батарей и достаточно производительной системы ИИ на борту. Учёные уже разработали аэродинамическую модель и проверили её по скоростной видеосъёмке полётов шмелей.