Cercetătorii pilotează cu succes o mini-dronă în interiorul conductelor de ventilație

Inspectarea conductelor de ventilație cu ajutorul unei drone zburătoare este o provocare serioasă, din cauza turbulențelor din aceste spații înguste și închise. Însă cercetătorii de la Inria au reușit să depășească acest obstacol și să stabilizeze zborul unui mic quadcopter în interiorul unei țevi de doar 35 de centimetri în diametru.

În filmele de acțiune, vedem adesea personaje strecurându-se prin conductele de ventilație ale unor clădiri. În realitate însă, aceste spații sunt prea înguste și fragile pentru a susține greutatea unui om, ceea ce face întreținerea și inspecția lor extrem de dificile. Ideea de a folosi drone pare firească, dar nici acestea nu se descurcă ușor în astfel de medii: lipsa de lumină afectează navigația vizuală, iar turbulențele create chiar de rotoarele dronei destabilizează zborul.

Pentru a aborda această problemă, o echipă formată din cercetători de la CNRS, Inria și universitățile din Lorraine și Aix-Marseille a dezvoltat o soluție ingenioasă. Ei au folosit un mini-quadcopter cu o lățime de 18 cm (inclusiv rotoarele), pe care l-au testat într-un sistem de ventilație experimental, descris într-un articol publicat în NPJ Robotics.

Într-o primă etapă, drona a fost montată pe un senzor de forță și conectată la capătul unui braț robotic articulat (de tip Franka). Robotul a introdus dispozitivul în interiorul conductelor, cu motoarele pornite, timp de 10 secunde, în timp ce senzorii colectau date despre forțele aerodinamice și turbulențele întâmpinate. Experimentul a fost repetat în 192 de locații diferite, în conducte cu diametre cuprinse între 40 și 65 cm.

Rezultatele au fost surprinzătoare. În centrul conductei, drona se confruntă cu o presiune descendentă, însă beneficiază de așa-numitul „efect de sol” la altitudini de 8–10 cm față de podea. În cazul unei țevi de 50 cm, cu formă pătrată, s-a observat că centrul oferă o zonă stabilă de zbor, în timp ce apropierea de pereți sau tavan generează forțe care împing drona în sus sau lateral.

Aceste date au permis cercetătorilor să creeze o hartă a câmpului de forțe din interiorul conductei, identificând zonele stabile și cele instabile pentru zbor. Cum drona nu poate folosi camere video în lipsa luminii, aceasta este dotată cu lasere infraroșii. Un algoritm de învățare automată a fost antrenat să recunoască poziția exactă a dronei în conductă, folosind doar aceste date laser.

În urma mai multor teste de zbor în conducte cu diametre diferite, dispozitivul a reușit să se mențină stabil timp de două minute într-o țeavă de 35 cm, la o altitudine precisă de 11,5 cm deasupra solului.

Această reușită deschide perspective promițătoare în domeniul mentenanței industriale. Următorul pas este integrarea unor echipamente specializate — precum camere termice sau senzori de gaz — care ar transforma drona într-un instrument autonom pentru detectarea scurgerilor, evaluarea uzurii sau inspecții de rutină în medii inaccesibile oamenilor.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România