Melhorar a eficiência é um dos maiores desafios que os fabricantes de drones enfrentam atualmente. A maioria dos veículos aéreos autônomos produzidos atualmente são quadricópteros devido à incrível agilidade e velocidade que oferecem. Mas essas capacidades prejudicam a eficiência energética – rotores em rotação contínua esgotam a bateria muito rapidamente. Esse fator limita drasticamente as aplicações para as quais os drones podem ser usados, de modo que os engenheiros estão buscando ativamente soluções para o problema de eficiência.
Pesquisadores da Universidade de Cincinnati propuseram uma abordagem dupla solução para este problema. Primeiro, em vez de usar rotores, a equipe inspirou-se na natureza. Eles observaram que as mariposas são ágeis e eficientes no voo, então desenvolveram um drone que imita seu modo de voo. Além disso, os sistemas de controle de voo tradicionais exigem muitos cálculos que esgotam a bateria, então a equipe também desenvolveu um sistema de controle eficaz, porém mínimo, para seu drone.
O drone em vôo (📷: Michael Miller)
Os padrões de voo das mariposas foram replicados porque elas podem permanecer estacionárias em ar turbulento ou seguir um alvo em movimento fazendo ajustes extremamente rápidos e precisos – e fazem tudo isso com um poder “computacional” mínimo. As observações da equipa levaram-nos a acreditar que isto é possível graças a um mecanismo de controlo de busca de extremos, que permite um voo estável sem inteligência synthetic ou modelação complexa.
Os sistemas de busca de extremos operam ajustando continuamente as entradas de controle, como a taxa de oscilação das asas, com base no suggestions imediato sobre o desempenho. Isso permite que o sistema aprenda o comportamento very best em tempo actual usando um algoritmo simples. O drone melindroso da equipe usa esse princípio para controlar de forma independente a rotação, inclinação e guinada, batendo suas quatro asas leves, cada uma feita de arame e tecido. Para um observador, as asas aparecem como um borrão, muito parecidas com as de um beija-flor, mas ajustes precisos estão sempre sendo feitos.
O sistema de controle do drone mede sua proximidade a um alvo, como uma luz, e ajusta constantemente seu movimento para manter a posição correta. Uma oscilação leve e intencional durante o voo fornece as perturbações necessárias para o ciclo de suggestions – uma característica observada em insetos reais. Quando ativado, o drone pode pairar de forma constante, replicando até mesmo os padrões sutis de oscilação de espécies como mariposas, abelhas, libélulas e beija-flores.
Se o controle da busca extrema for o mecanismo que os insetos usam para pairar, isso poderá remodelar a forma como os cientistas entendem o voo. E isso pode nos aproximar um passo da solução de um dos maiores desafios no design de drones: alcançar um voo estável e eficiente sem sacrificar a agilidade.