S neustálým pokrokem vědy a techniky se bezpilotní letecké systémy (UAS) stále více používají v mnoha oblastech, ale jak rychle a efektivně přeměnit stávající pilotované letouny na bezpilotní letecké systémy, bylo vždy horké místo v oblasti letectví. Nedávno tým profesora Li Daochuna a akademika Xiang Jinwu z Pekingské univerzity letectví a kosmonautiky publikoval článek s názvem „Robot Pilot: A New Autonomous System Toward Flying Manned Aerial Vehicles“ v časopise Engineering, v němž představili nového robota pro řízení vrtulníku, který vyvinuli. . Tento úspěch poskytuje nové řešení pro bezpilotní pilotovaná letadla.
Jádrem výzkumu je nový typ robotického systému schopného samostatně řídit pilotovaný vrtulník, čímž tvoří nový typ bezpilotního vzdušného systému. Takové systémy plně využívají vyspělosti platformy, nosnosti a letové způsobilosti stávajících pilotovaných letounů a zároveň významně rozšiřují provozní a aplikační oblasti bezpilotních letounů. Výzkumný tým podrobně diskutoval o konceptu robota pro pilotování letadel a jeho výhodách a navrhl robota pro pilotování vrtulníků pro pilotované vrtulníky. Podle řídicích charakteristik řídicího mechanismu vrtulníku byl robot navržen tak, aby poháněl servomechanismus robota, a na základě kinematické analýzy servomechanismu robota byl vytvořen řídicí systém letu robota s metodou přímého pohonu, aby se snížilo časové zpoždění a chyba ovládání v servoprocesu robota.
Výzkumný tým také vybudoval systém pozemních stanic, který podporuje integraci různých letových režimů a funkcí. Nakonec navrhli a postavili prototyp robota pilotujícího vrtulník a nainstalovali ho na vrtulník pro letové zkoušky. Výsledky testů ukazují, že robot je schopen samostatně létat dopředu, dozadu, do stran a zatáčet, což ověřuje jeho účinnost.
Obr.1 Aplikace robota pro řízení letadla a jeho letový režim.
Inovace tohoto výzkumu spočívá v tom, že využívá neinvazivní metodu konverze, která umožňuje rychle a reverzibilně přeměnit pilotovaná letadla na bezpilotní vzdušné systémy. Tento přístup nejen zachovává nosnost a úroveň bezpečnosti původního letadla, ale také se vyhne nutnosti složitých úprav původního letadla. Kromě toho může být pilotní robot použit také jako druhý pilot ke zlepšení úrovně automatizace stávajících letadel, což poskytuje výzkumnou platformu pro nové technologie, jako jsou asistenti pilota a inteligentní kokpity.
V rámci experimentálního ověření výzkumný tým nainstaloval prototyp pilotního robota na lehký cvičný vrtulník SVH-4 a provedl pozemní a letové testy. Výsledky testů ukazují, že řídící robot dokáže rychle a přesně ovládat ovládací mechanismus vrtulníku a dobře si plní letové úkoly, jako je visení, let vpřed, let vzad, boční let a zatáčení.
Obr.2 Pozemní pozorování a letová poloha vrtulníku řídícího robota plnícího různé letové úkoly. a) Dopředný let; b) let zpět; c) bokem; (d) Zatáčivý let.
Navzdory pozoruhodným výsledkům výzkumný tým poukázal na to, že při řízení řídícího robota existuje významný problém s oscilací polohy. Ve své budoucí práci plánují dále zlepšovat ovladatelnost a adaptabilitu řídícího robota s ohledem na nasazení moderních metod řízení založených na modelu nebo inteligentních metod řízení pro optimalizaci letového výkonu.
Tento výzkum nejen demonstruje vedoucí postavení Beihang University v oblasti UAV technologie, ale také poskytuje nové nápady a technickou podporu pro rozvoj letecké oblasti. S neustálou vyspělostí a zlepšováním technologie máme důvod se domnívat, že budoucí oblast letectví bude inteligentnější a automatizovanější.