Τα Rotorcraft UAVs αποτελούν έναν από τους πλέον σημαντικούς τύπου μη επανδρωμένων αεροσκαφών. Η ικανότητα τους να εκτελούν στάσιμη αιώρηση και κάθετη απογείωση/προσγείωση τα καθιστά μια ιδανική πλατφόρμα για ένα μεγάλο σύνολο αποστολών και ιδιαίτερα για αποστολές αναγνώρισης και κατόπτευσης. Τα Rotorcraft UAVs αποτελούν από τα πλέον πολύπλοκα συστήματα. Συγκεκριμένα όλα τα rotorcraft UAVs ανήκουν στην κατηγορία των Underactuated συστημάτων και για αυτό εκ φύσεως δεν είναι ευσταθή. Ως εκ τούτου η ανάπτυξη στρατηγικών ελέγχου αυτών των συστημάτων με τρόπο ακριβή και σθεναρό στις διαταραχές του περιβάλλοντος αποτελεί μια ιδιαίτερη πρόκληση σε συνδυασμό με τη μελέτη των πιθανόν διαφορετικών περιπτώσεων rotorcraft UAVs και τα διαφορετικά αεροδυναμικά χαρακτηριστικά που αυτά παρουσιάζουν.

Rotorcraft UAVs

Ως προς τους διαφορετικές περιπτώσεις rotorcraft UAVs ξεχωρίζουμε τα παρακάτω:

1. Helicopter UAVs   , δηλαδή συστήματα που παρομοιάζουν τα κλασσικά ελικόπτερα. Η κίνηση αυτών των συστημάτων βασίζεται στον ιδιαίτερα πολύπλοκο μηχανισμό του Swash-Plate που ελέγχει την Pitch γωνία κάθε έλικας καθώς και στο ουραίο στροφείο τα οποίο προστίθεται για λόγους ευστάθειας και καλύτερης οδήγησης του συνολικού συστήματος. Ένα από τα πολύ γνωστά συστήματα συμβατικών UAV ελικοπτέρων αποτελεί το RMAX της Yamaha το οποίο και έχει βρει πλατιά εφαρμογή.
2. Quadrotor UAVs, μια κατηγορία rotorcrafts που εκτελούν όλες τις κινήσεις τους στα πλαίσια του διαφορετικού αριθμού στροφών μεταξύ τεσσάρων συμμετρικά τοποθετημένων κινητήρων. Αποτελούν τον τύπο εκείνο συστημάτων που έχουν βρει την πιο εκρηκτική εφαρμογή τόσο σε ερευνητικό όσο και σε επίπεδο εφαρμογών τα τελευταία χρόνια λόγω της μηχανικής τους απλότητας σε συνδυασμό με τα ιδιαίτερα αεροδυναμικά και δυναμικά τους χαρακτηριστικά.

Helicopter UAV

Το πλέον γνωστό ελικόπτερο τύπου quadrotor είναι το Hummingbird της Ascending Technologies. Το UAV αυτό παρουσιάζει εξαιρετικά αποδοτικά χαρακτηριστικά ελέγχου ενώ παράλληλα δίνεται η δυνατότητα στο σύστημα να προστεθούν νέα modules αισθητήρων και να προγραμματιστούν νέες ρουτίνες σε επεξεργαστές υψηλών δυνατοτήτων. Για τους παραπάνω βασικούς λόγους, κορυφαία πανεπιστήμια όπως το ETH Zurich , το University of Pennsylvania και το University of Minessota χρησιμοποιούν αυτό τον τύπο quadrotors και έχουν αποδεδειγμένα καταγάγει εκπληκτικά αποτελέσματα. Ενδεικτική αναφορά στα αποτελέσματα της έρευνας που διεξάγεται στο ETHZ μπορεί να αναδείξει τις επιτυχίες αυτής της πλατφόρμας. Ως επιδείξεις της απόδοσης των ελεγκτών τα εργαστήρια του Πανεπιστημίου παρουσιάζουν Quadrotors που διέρχονται ανάμεσα σε παράθυρα και εκτελούν ελιγμούς στον αέρα.

Quadrotor της εταιρίας Ascending Technologies στους χώρους των εργαστηρίων του ETH Zurich. Εδώ παίζει τα Χριστουγεννιάτικα κάλαντα!

Quadrotors της εταιρίας Ascending Technologies στους χώρους των εργαστηρίων του ETH Zurich καθώς εκτελούν συνεργατική πτήση

Quadrotors της εταιρίες Ascending Technologies στους χώρους των εργαστηρίων του University of Pennsylvania καθώς εκτελούν απότομους ελιγμούς ακριβείας

1. Coaxial UAVs, μια κατηγορία rotorcrafts που παρομοιάζει ιδιαίτερα τον κλασσικό τύπο ελικοπτέρου αλλά με τη διαφορά ότι χρησιμοποιεί ομοαξονικούς αντίρροπα στρεφόμενους ρότορες για την ανάπτυξη ιδιαίτερα σημαντικών χαρακτηριστικών ευστάθειας και αντοχής σε διαταραχές. Μια από τις πλέον χαρακτηριστικές περιπτώσεις Coaxial συστημάτων αποτελεί το COAX της εταιρίας Skybotix. Το σύστημα αυτό είναι ιδιαίτερα μικρό αλλά αποτελεί ένα πλήρως αυτόνομο σύστημα με ικανότητα πλήρους πλοήγησης εντός εσωτερικών χώρων παρά την αδυναμία λήψης GPS δεδομένων θέσης. Τις δυνατότητες αυτές τις αντλεί από ένα ιδιαίτερα ενδιαφέρον σύστημα συνδυασμού αδρανειακών μετρήσεων και οπτικής αναγνώρισης της θέσης μέσω αλγορίθμων Οπτικής Ροής.

Το COAX-3 της εταιρίας Skybotix, Spin-Off του Autonomoys Systems Lab – ETH Zurich