Владелец беспилотника на Земле показал, почему сложно посадить марсоход летающим краном +4


AliExpress RU&CIS

Энтузиаст Николас Рем заинтересовался работой небесного крана, который использовали при посадке марсохода «Персеверанс». Он решил воссоздать систему управления в земных условиях при помощи дрона.

Рем прикрепил лебедочный механизм к основанию квадрокоптера гоночного типа и привязал груз к концу троса. Сначала он построил модель марсохода из пенопласта, но затем решил использовать обычный камень.

Энтузиаст запустил квадрокоптер с камнем, который затем начал медленно опускаться в полете на лебедке. В процессе спуска камень начал раскачиваться как маятник, и эта проблема обострялась по мере того, как лебедка удлинялась. Николас попытался уменьшить колебания с помощью ручного управления, но это только усугубило ситуацию. Стоит отметить, что на его квадрокоптере был установлен контроллер dRehmFlight, но он отвечал за стабилизацию дрона, а не его нагрузки.

В итоге Рем описал работу системы управления, которая по сути представляет собой двухкорпусный маятник. Именно проблема управления двухкорпусным маятником стала причиной, по которой концепцию небесного крана решили свернуть в 1999 году.

В такой системе любое горизонтальное движение дрона оказывает действие на его вес и вызывает маятниковые движения. Система управления должна учитывать этот момент. Таким образом, у небесного крана НАСА, вероятно, есть какой-то датчик угла на тросе, который можно использовать для компенсации любого смещения подвешенного марсохода.

Ранее НАСА опубликовало первые кадры спуска «Персеверанса», которые в агентстве назвали «семью минутами ужаса». Марсоход успешно достиг поверхности Красной планеты в ночь на 19 февраля по московскому времени




Комментарии (27):

  1. pod
    /#22737144 / +1

    Так у крана, который сажал Персеверанс все ок, посадка мягкая и удачная? Может он воссоздал проблему, которая была присуща подобной схеме, но ее в НАСА как-то успешно решили?

    • Yak52
      /#22737174 / +10

      Оригинальный текст называется «Demonstrating the mars rover pendulum problem with a drone on earth» т.е. демонстрация задачи маятника марсианского ровера с помощью дрона на земле. Problem как проблема, это классический ложный друг переводчика.

      • panvartan
        /#22737668

        для многих — уже наличие задачи — это проблема

  2. reticular
    /#22737664 / +2

    дык марсоход на 3 тросах опускали, а не на 1
    image

    • Lev3250
      /#22737674 / +2

      Хорошее замечание. Но так как точка крепления тросов по сути одна (пару см можно не считать), то тут задача ближе к описанной в видео

      • Paskin
        /#22737726

        Задача ни в коем случае не ближе. Со стороны марсохода точки крепления разнесены — а трехточечный подвес, да еще и с кабелем-демпфером, будет качаться намного меньше.

        • Lev3250
          /#22739904

          Надо будет протестить. Только не знаю, будет ли видна разница на моем "дроне" за 15 долларов...

      • Bedal
        /#22737802

        не особо близко, натяжение тросов при раскачивании будет меняться, а это хорошо демпфирует в крайних точках размаха. Проверено на качелях

        с таким подвесом
        image

    • Paskin
      /#22737706

      Лекция в мединституте. Старенький профессор говорит студентам: «Настоящий врач не может быть брезгливым и должен быть внимательным. Вот смотрите» — засовывает палец в ж-пу больного и облизывает его — «Попробуйте повторить».
      Находится один смельчак, проделывающий за профессором ту же «манипуляцию».
      «Эх вы» — вздыхает профессор — «не зря я сказал про внимание. Я-то засовывал средний палец, а облизывал указательный...»

    • Arson
      /#22737728 / +1

      Это облегчает на малой длине троса, но не сильно помогает когда трос сильно длиннее чем расстояние между точками крепления тросов на марсоходе.

  3. StjarnornasFred
    /#22737716

    Из видео немного неясно, почему раскачку груза не удалось пресечь путём неподвижного зависания дрона, после чего колебания маятника, по идее, должны были постепенно затухнуть и можно было начать посадку строго вниз. Контроллер управления дрона не позволяет «подвесить» его и всё время приходится подруливать? Если так, то, естественно, груз будет раскачиваться.

    • Paskin
      /#22737734

      Думаю, что он еще и воздушным потоком от винтов неплохо раскачивается.

    • vmkazakoff
      /#22743528

      Там замедление было и так с огромных скоростей. Думаю что ещё и запаса топлива на "повисеть пол минутки пока болтаться не перестанет" просто не было. Точнее запас был, само собой, но тратить его и закладывать в программу спуска такой сценарий — не очень хорошая идея.

  4. tyderh
    /#22737738 / +1

    Именно проблема управления двухкорпусным маятником стала причиной, по которой концепцию небесного крана решили свернуть в 1999 году.

    В смысле решили свернуть в 1999?

  5. Harwest
    /#22737896

    "Таким образом, у небесного крана НАСА, вероятно, есть какой-то датчик угла на тросе, который можно использовать для компенсации любого смещения подвешенного марсохода."
    Кмк проще использовать в кране и в ровере гироскопы (причем уверен что они там есть, и возможно не один)

  6. stardust1
    /#22737992

    Помню ещё в начале нулевых был на экскурсии в одном университете и там была демонстрация крана, который на быстрой скорости объезжал фужеры. Суть проекта была в том, что они могли контролировать движение маятника так, чтобы он не задевал эти фужеры. ЕМНИП, этот маятник даже не имел амплитуды при быстром движении крана. Так что не думаю, что это прям большая проблема.

    • Akon32
      /#22738158

      Вероятно, в описанном вами случае профессора применили специальные знания, и смогли сделать хорошо. А автор статьи применил дрон (регуляторы которого не предусматривают полёт маятника), и получилось так, как получилось.

      • stardust1
        /#22738398

        Всё так. Одна из областей технической кибернетики. Сенсоры и система регулирования, которая компенсировала силы приводящие маятник в движение.
        Непонятно только в чём новость.

  7. Akon32
    /#22738128 / +2

    Простая задача из теории управления, но бесконечно сложная, если слепо применять систему стабилизации, предназначенную для другого объекта совершенно другими характеристиками.

    • drWhy
      /#22738270

      … и вновь становящаяся несложной, если ввести отрицательную обратную связь.

      С решением задачи приходилось сталкиваться в прошлом веке
      на свадьбе друга тамада проявила изобретательность и предложила задачку — попасть карандашом, привязанным к нитке, закреплённой на поясе в бутылку, стоящую между ног. Получилось.

  8. akaAzazello
    /#22738314

    Очень хорошая демонстрация получилась для обьяснения того, почему вертолёты-краны вроде Ми-10К/Sikorsky S-64/иже не получили повсеместного распространения.

    И шанс на то, что разработанная для посадки ровера на Марсе технология стабилизации в будущем может быть полезна и на земле.

  9. cyberliberty
    /#22738878

    Так «небесный кран» опускал ровер уже в самом конце, когда уже завис над нужной точкой.
    И вес ровера, все таки, тонна с лишним — нужно гораздо больше времени на раскачку. Сам «кран» тоже имеет массу.

    А так, достаточно посмотреть, как грузовые вертолеты перевозят грузы…

  10. alid
    /#22739800

    Ключевое слово здесь — квадракоптер гоночного типа. Он в принципе не умеет сохранять своё положение в пространстве, разве что самопроизвольно не кувыркается. Логичнее было бы попробовать что-то более солидное, предназначенное для того, чтобы носить камеру.

    • Andy_Big
      /#22740548

      Таскал квадрокоптером на подвесе эхолот и карповые снасти — «закидывал» их в нужные точки водоема :) Квадрокоптер — Фантом 3SE, эхолот весил около 0.3 кг, снасти грамм 200. Длина подвеса была около 1.5 метров, в нужной точке происходил сброс. Вообще никаких трудностей не испытывал с управлением :)

  11. BalinTomsk
    /#22750788

    Чтобы не было раскачки — достаточно подтянуть груз к телу квадрокоптера.

    • bios737
      /#22753812

      Так задача опустить на поверхность, а не перемещать над ней. С точки зрения перевозки грузов, именно так и делают, максимально поднимают груз, уменьшая длину маятника.