IMAV 2012 EGY KONFERENCIA MARGÓJÁRA 3 BEVEZETÉS

Átírás

1 Békési Bertold 1 Makkay Imre 2 Szolnoki Tudományos Közlemények XVI. Szolnok, 2012 IMAV 2012 EGY KONFERENCIA MARGÓJÁRA 3 A 2012-ben a németországi Braunschweigben megrendezett négynapos IMAV Imternational Micro Air Vehicles konferenciára 18 országból 140 fő érkezett. Számos előadás hangzott el, a versenyre benevezett csapatok repülő bemutatókon mérték össze tudásukat. A bel- és kültéri versenyek győztesei azok lettek, akik a legkisebb méretű légi járművel teljesítették a nem könnyű feladatokat. Egy tudományos eredményekben és gyakorlati tapasztalatokban gazdag konferencia eseményeiről csak felvillanásokat lehet egy írásműben átadni, mindezek tudatában a szerzők a műszaki újdonságok mellett a résztvevők habitusát és a mintaszerű szervezést, mint követendő példát kívánják kiemelni, valamint azokat a tanulságokat, amelyek a jövőben sorra kerülő hasonló rendezvényekre való eredményes felkészülést segíthetik. IMAV 2012 ON THE MARGINS OF THE CONFERENCE In 2012, Braunschweig, Germany, held a four-day IMAV - Imternational Micro Air Vehicles conference, 140 people from 18 countries were received. Several lectures were given, entered the race teams flying demonstrations measured their knowledge. The indoor and outdoor event winners were those who met the minimum size of the aircraft is not an easy task. A scientific findings and practical experience-rich conference events only details may be a write-plant transfer, all this in mind, the authors of the technical innovations and the participants habit and exemplary organization as an example is intended to highlight, as well as the lessons learned, which will be held similar events to help prepare for success. BEVEZETÉS Az ember először azért hozta létre a repülőgépet, hogy a madarakhoz hasonlóan a levegőbe jusson és ott mindenféle fontos dolgokat műveljen. Ma már sok olyan repülőgép van, amelyet azért építenek, hogy az embernek ne kelljen felemelkedni de a dolgok mégiscsak elintéződjenek. Az unmanned (ember nélküli) repülésre már korábban is volt igény, de ehhez a műszaki feltételek nem voltak kellően érettek. Napjainkra a robotika már a légi járművekben is uralkodóvá vált és egyre kisebb méretű, intelligens eszközök létrehozását teszi lehetővé. A miniatürizálás persze nem csak az elektronikai eszközök számára kihívás, hiszen az aerodinamika is másként fogadja a kis Reynold-számú jelentkezőket. A kutatók, fejlesztők nagy számban fiatal, a korlátokat nem tisztelő (vagy nem ismerő) egyetemi, főiskolai hallgatók ezeket a kisméretű inkább dongóra, mint repülőre hasonlító szerkezeteket világszerte szívesen próbálgatják. Nagy csábítást jelent az FPV First Person 1 okleveles mérnök alezredes, egyetemi docens, szakcsoportvezető, Nemzeti Közszolgálati Egyetem Hadtudományi és Honvédtisztképző Kar Katonai Üzemeltető Intézet Katonai Repülő Tanszék, bekesi.bertold@uni-nke.hu 2 nyugállományú okleveles mérnök ezredes, egyetemi tanár, Nemzeti Közszolgálati Egyetem Hadtudományi és Honvédtisztképző Kar Katonai Üzemeltető Intézet Katonai Repülő Tanszék, makkay.imre@uni-nke.hu 3 Lektorálta: Dr. Palik Mátyás, egyetemi docens, Nemzeti Közszolgálati Egyetem Katonai Repülő Tanszék, palik.matyas@uni-nke.hu 235

2 View technika elterjedése, amivel a fedélzetről lesugárzott élő adás a (fotelben ülő) pilóta szemüvegére vetítve a repülés élményét nyújtja. Sajnos e virtuális repülés hősei szerepelnek a városi, és minden szabályt nélkülöző légtérrepülésekkel a videó-megosztókon is. A találkozásra, vetélkedésre sokkal megfelelőbb az erre alkalmas környezetben megrendezett ügyességi verseny mint amilyen az IMAV ahol nem csak a versenyzők akarják megmutatni tudásukat, az ipar és a katonai szféra is élénken érdeklődik ezek iránt. Megfigyelőik árgus szemei követik az eseményeket, és a sikeres produkciók szereplői bizton számíthatnak a folytatásra. A szerzők is hasonló indíttatással a tapasztalatszerzés, kapcsolatépítés szándékával vettek részt az IMAV 2012 eseményein az Új Széchenyi Terv TÁMOP B- 11/2/KMR Kritikus infrastruktúra védelmi kutatások keretében. IMAV 2012 BRAUNSCHWEIG 2004 óta ötödik alkalommal rendezte meg július 3-6 között a kölni székhelyű Deutsche Geselsfhaft Ortung und Navigation DGON a Technische Universitat Braunschweig-el közösen a már hagyományos IMAV International Micro Air Vehicles (mikro-méretű légi jármű) nemzetközi konferenciát. A konferencia eseményei Braunschweigben a Volkswagenhalle-ban és Wilsche repülőterén zajlottak. A konferencia elnöke, házigazdája a DGONT-t képviselő Prof. Dr. Ing. Peter Vörsmann volt, aki kellő temperamentummal és nagyszerű szervező gárdával, bonyolította a feszesre gyarapodott programokat. A megnyitó előadás után a szekciók tematikusan, egymást követve kerültek sorra: 1. vezetés, irányítás, navigáció; 2. szenzorok; 3. sárkány és hajtómű; 4. aerodinamika; 5. mikro légi jármű műveletek; 6. rendszertervezés. Mindenki meghallgathatta az érdeklődési körébe tartozó előadást, kérdezhetett az előadótól és akár megjegyzést is fűzhetett az előadáshoz. A poszter szekciókban bemutatott előadások naponta váltogatva a gyakori szünetekben szintén megtekinthetőek voltak. Az előadókkal folytatott közvetlen társalgás olyan dimenziókat is megmutat, amire a kísérletező, bütykölő szerzők és a hasonló mentalitású hallgatóság igen fogékony. A poszter előadások makettjeivel, működő modelljeivel is közvetlen kapcsolatba lehetett kerülni akár egy szendvics majszolása közben. A kötetlenség nem ment a teljesítmény rovására. Az előadások és azok írásos anyagai arról tanúskodnak, hogy minden résztvevő egyetem, főiskola a kutatási eredményei legjavát hozta el bemutatásra. A publikációkat, az írásos és képi anyagokat a konferencia CD kiadványában hozták nyilvánosságra [1]. Meglepően sokan foglalkoztak a csapkodó szárnyú hajtásokkal, azok inspirálóinak gépészetével. A madarak és a repülő rovarok titkait különleges szélcsatornákban, háromdimenziós leképező berendezésekkel kutatják. A természet csodáinak egyenleteit aztán megpróbálják visszafordítani és a mozgásokat rekonstruálni. Ekkor már a legmodernebb technikai eszközök, szenzorok, aktuátorok kerülnek az eredetire alig hasonlító szerkezetekbe és az alkotók üdvri- 236

3 valgása kíséri a csetlő-botló szárnycsapkodásokat. Ezek valóban embert, mérnököt próbáló kihívások még ha az eredmény nem is téveszthető össze az eredetivel. Nagy számban szerepeltek a több (3-, 4-, 6-, 8-) rotoros helikopterek. A forgó légcsavarnak csak a juharlevél lehetne természetes párja, de összességében a több lapát keltette légörvényt a repülő rovarok már régóta használják. A versenyeken a dongók a mesterséges látó-, egyensúlyozó és navigáló szerveikkel meglepő manővereket tudtak bemutatni. A vas és a programok a pályázók kreatív ötleteivel kombinálva arra utaltak, hogy a repülésben (eddig) ismert törvényekkel nem leírható, sőt ellentétes mozgásokat is létre lehet hozni. Az agy igen fejlett elektronika és szenzortechnika, míg a test és a hajtás a robottechnika elemeiből kerül beépítésre. Az energiaforrás a bemutatott modelleken még a LiPo akkumulátorokra épült, de megjelentek már a jobb tömeg/energiatartalom irányába tartó kísérletek. A merevszárnyú repülőgépek iránt is élénk érdeklődés mutatkozott. Találkoztunk kézből indított és helyből felszálló változatokkal. A dönthető kétrotoros Osprey utánzat jól illusztrálta a vezérlés komplexitását nagy tapsot kapott ezért a nézőktől. Ugyanígy komoly kihívást jelentett a helyből felszálló csupaszárny irányítása különösen szabadtéren, a 3 m/s-os szélben. Az Arizónából érkezett tenyérnyi méretű repülőgépnek is gondjai támadtak a szabad téren, de a teremben már jobban bizonyított. 1. ábra Az AKAMAV, MAVerix és a WILDCATS csapat gépeinek indítása A levegőnél könnyebb repülőgéppel csak egy csapat jelentkezett. A Braunschweigi Műszaki Egyetem az előző évi IMAV konferencián is sikeresen szereplő légi járműve a teremben az előírt feladatokat teljesítette és mivel egyedüli induló volt a kategóriában első lett. A zárt- és szabadtéri repülési feladatoknak előre ismert volt a koreográfiája, ami lehetővé tette az alapos otthoni felkészülést. A csapatok a repülő szerkezeteik méret, autonómia, tervezés és feladat végrehajtás mutatói alapján lettek értékelve. A méret mutató (S) a legnagyobb kiterjedés (Db) szárny fesztáv, rotor átmérő cm-ben értékéből az alábbi képlettel került meghatározásra S Db 2 ( 2 /100cm) (1) Látható, hogy ideális esetben (amikor Db=0) lehet csak az S=4, egyébként mindig kisebb. Az autonómia (A) feltétele volt, hogy a repülőgép irányítója közvetlenül nem láthatta a gépet és az akadályokat. Ha az irányítást a lesugárzott videó alapján végezte, akkor 1 pontot kapott. Ha a repülőgép irányítása automatizált és a kezelő csak a feladatot szabta, akkor ez 6 pontot ért. Ha a gép a felszállástól a leszállásig a pilóta beavatkozása nélkül hajtotta végre a felada- 237

4 tot, akkor 12 ponttal jutalmazták a teljesítményt. Külső segítség (láthatósági jelek, rádióirány adó, stb.) igénybevétele 2 pont levonással volt büntetve. A tervezési mutatóval (D) az önálló munkát díjazták. A kereskedelemben kapható légi járműért 1 pontot, a saját tervezésűért 4 pontot kapott a csapat. A feladat végrehajtásáért adható (M) pont minden versenyszámban a leírásnak megfelelően került meghatározásra. A végső sorrendet (T) a következő képlet alapján számították: T S A D M (2) A feladatokat egy időkeret alatt kellett azt végrehajtani. A felkészülésre minden csapatnak 5 perc állt rendelkezésre. A légi járművek maximális mérete/tömege is korlátozva volt: zárt térben a forgószárnyú 70 cm/5 kg; merev szárnyú 80 cm/2 kg és a levegőnél könnyebb 100 cm; szabadtéren minden kategóriában 150 cm/5 kg. A zárttéri versenyek a vízszintes oszlopok kerülésével kezdődtek melyben minden kategória részt vett természetesen külön értékelve. A feladatban minden befejezett 8-as 2 pontot ért (az M kiszámításakor). A csapatok 3 percet kaptak a végrehajtásra és két futam volt amiből a jobb eredményt számították be. A második próbatétel az autonómia bizonyítása volt a már ránézésre sem egyszerű pályán. Minden részfeladatot külön pontoztak a teljesítetteket összeadva kapták meg az M értékét. A kihagyott/rontott feladat nem jelentett mást, mint a pont elvesztését. Részleteiben: indulás fal mögül 1 p; épületbe berepülés 1 p; betű/szám leolvasás 2-2 p; kirepülés a ferde kéményen 3 p; 10 másodperces lebegés a tető fölött 1 p; leszállás a tetőre 1 p; 20 g-os tárgyat felemelni 3 p; átrepülni a kapun 1 p; adott helyre letenni 2 p és egy adott helyen vagy forgó mezőre leszállni 1/3 pont. A feladatok végrehajtására csapatonként 10 perc állt rendelkezésre. 2. ábra A dinamika és az autonómia pálya berendezései 238

5 3. ábra A zárttéri versenyek legnehezebb helyszíne és legkönnyebb járműve A szabadtéri verseny is két részből állt. A dinamika a pontos irányítás mellett a gyors mozgást tette próbára. Az L-alakú pályán elhelyezett kapukon áthaladva kellett a 4 perces repülési idő alatt a lehető legtöbb teljes fordulót megtenni. Minden befejezett kör négy pontot ért. Ha a repülés során egy műrepülő figurát (360 -os orsót, bukfencet) is végrehajtott, akkor azért (egyszer) két pont járt akkor, ha legalább egy teljes kört is teljesített. Itt is két fordulót rendeztek és a jobb eredmény alapján értékeltek. A 6 x 6 méter méretű kapuk határait élénkpiros színű lapokkal és csíkozással tették feltűnővé a videó kamerákkal történő repülés elősegítésére. Itt is lehetett navigációs eszközöket használni a magasabb A pontszám elérésére. 4. ábra A szabadtéri dinamika pálya A legösszetettebb versenyszám itt is az autonómia volt. A feladatokat akár két külön repülőgéppel is teljesíteni lehetett ha egy hajtotta végre, akkor ezért egy jutalompont járt. A verseny során vízszintes és függőleges céltárgyak adatait (számot, betűt) kellett leolvasni, majd áthaladni valamelyik kapun és a célterületre dobni egy kis, zászlóval is ellátott gömböt. Ha a csapat nem tudta leolvasni a szükséges célkoordinátát, akkor egy alternatív célpontba kellett azt ledobni. 5. ábra A célba dobás zászlós gömbje 239

6 6 ábra Az autonómia versenyszám kapui A feladatot nehezítendő a vízszintes céltárgy ami fehér alapon egy 80 cm-es arial betűtípussal írt nagybetű, vagy szám a dobási mező jelével egyezett meg, amely a középpontjától számított 2 m átmérőjű körbe eső céltárgyért 3 pontot, az 5 m átmérőn belüliért 2 pontot, a 15 m-en belüli találatért 1 pontot adott. Azok számára, akik GPS-el repültek a leolvasott szám a dobási koordináta (N E10.46X00) X-el jelölt hiányzó értéke volt. 7. ábra A szabadtéri autonómia verseny pályája A leszállást előre meghatározott területen kellett végrehajtani. A leszállás pontosságát is értékelték. Ha az 5 m-es zónán belül ért földet, 3 pontot, ha előtte/mögötte 10 m-en 2 pontot, ha ezen kívül kezdődő 20 m-en belül, akkor 1 pontot kapott a versenyző. A leszálló mező szélessége 20 m volt. A feladatok teljesítésére 10 perc állt rendelkezésre. Az egyes feladatok pontértéke: automatikus felszállás 2 pont; vízszintes céltárgy 2 pont; függőleges céltárgy 2 pont; kapun áthaladás 2, 4 vagy 6 pont; célba dobás 1, 2 vagy 3 pont; leszállás 1, 2 vagy 3 pont. AZ IMAV 2012 EREDMÉNYEI, TANULSÁGAI Amint egy-egy esemény minden szemlélőben a saját objektíven áthaladva más-más képet rajzol, úgy itt a számunkra feltűnő jelenségek és tanulságaik is hordozhatnak ilyen torzítást. A konferencia és a verseny szerencsés ötvözetnek bizonyul, sok hasonló kezdeményezés is ezt igazolja. A csapatszellem olyan érték, amit a felsőfokú tanulmányaikat folytatók a későbbi 240

7 munkahelyeikre magukkal vihetik és ott is hasznosíthatják. A csapatversenyek résztvevői egy-egy intézmény delegáltjai, mögöttük még a szurkolók sokasága figyelte az eseményeket, az eredmények pedig a honlapokon is megjelentek. Az IMAV tehát nem csak az önmagában is tekintélyes számú közvetlen résztvevő élménye, hanem sokkal szélesebb kör számára mutat példát kreativitásból, szakmai tudásból és küzdeni akarásból. A részletes eredmények az IMAV 2012 honlapján megtekinthetők [2]. A legsikeresebb csapatnak a brémai AKAFLIEG bizonyult, akik már három korábbi MAV versenyen is szerepeltek. A csapat tagjai Dr.-Ing. Klaus-Peter Neitzke repülőmérnők és William Thielicke PhD hallgató magukat szerényen csak hobby repülőmodellezőnek titulálták. A két generációt képviselő párosban szerencsésen találkozott a gazdag tapasztalat és a fiatalos temperamentum. Mindketten magabiztosan repítették a négy- és hatrotoros helikoptereiket, amelyek irányító és stabilizáló elektronikáját is Ők fejlesztették. Az adat- és képátviteli rendszerük hibátlanul működött amit nem minden csapat eszközeinél sikerült elérni. 8. ábra A brémaiak zümmögő hangszerei A konferencia soros előadás párhuzamos poszter soros előadás rendezése az előadások látogatását és az előadók jobb megismerését szolgálta. Ez a talán a legfontosabb tanulság, ami a hazai multi-szekciós konferenciáinkon nem tartható a rövid plenáris után mindenki szétszéled a 2, 3 (4, 5) szekcióba ahol jórészt egymásnak tartják az előadásokat. Nincs mód az igazi válogatásra, áthallgatásra és a vége mindig hiányérzet, bosszankodás. Az IMAV 2012 rendezői a négynapos program laza időrendjével elérték, hogy párbeszéd (lehetősége) alakuljon ki az előadó és a hallgatóság között. Ehhez a vendéglátók rutinja ez már az ötödik ilyen konferencia és persze, a támogatók anyagi lehetőségei is kedvező hátteret adtak. A Volkswagen Halle épülete erre az időre térítés nélkül állt a konferencia rendelkezésére. A konferencia és a verseny témái behatároltak voltak, mégis adtak lehetőséget az egészen új elméletek és technikai megoldások bemutatására. A méret- és tömegkorlátozás is azt a célt szolgálták, hogy a találékonyság, ügyesség versenyezzen ne az anyagi erő. Az alkatrészek nagy része kereskedelmi forgalomból származott, de az összeépítés és programozás a versenyzők képességén múlott. Így találkozhattunk a gyári kivitelhez hasonló precizitással és a dobunk szaladunk ragasztunk megoldásokkal is. Jellemző a konferencia és a verseny jó hangulatára, hogy bár ilyen célok nem szerepeltek a versenykiírásban a zsűri A legmeszszebbről visszahozott és A legnagyobb magasságot elért repülőgépet különdíjjal jutalmazta. 241

8 9. ábra A legnagyobb magasság elérésének története képekben A konferencia és a verseny a profik figyelmét is magára vonta. Katonai szakértők, ipari cégek képviselői követték az eseményeket, szorgalmasan jegyzeteltek és gyűjtötték a névjegykártyákat. A friss, korlátokat (még) nem ismerő gondolkodás, problémamegoldás egy korosztályra jellemző képesség. Ezt a megfelelő környezetben majd még tovább lehet fejleszteni, ezért az ilyen érdeklődést a versenyzők szempontjából is pozitív eseményként lehet regisztrálni. A szerzők ezúton is kifejezik elismerésüket a konferencia szervezőinek, rendezőinek és a résztvevőknek a nagyszerű teljesítményekért. A példák és tanulságok szolgálhatják a saját kutatásaink jobb szervezését, az elméleti és gyakorlati felkészülést az IMAV következő rendezvényeire. TÁMOP B-11/2/KMR Kritikus infrastruktúra védelmi kutatások A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. The project was realised through the assistance of the European Union, with the co-financing of the European Social Fund. Alprogram: Adatintegráció Kiemelt kutatási terület: A pilóta nélküli Légijárművek alkalmazásának Légiközlekedésbiztonsági aspektusai FELHASZNÁLT IRODALOM [1] IMAV 2012 Proceedings ISSN Deutsche Gesellschaft für Ortung und Navigation e.v. (DGON) German Institute of Navigation- Kölnstrasse 70 D Bonn [2] 242