Kryteria wyboru bezzałogowych statków powietrznych do zadań inspekcji i transportu

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_229/23

send Mateusz Kubat , Paweł Smyczyński , Grzegorz Granosik Politechnika Łódzka, Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki

Download Article

Streszczenie

W artykule porównano różne typy bezzałogowych pojazdów latających przeznaczonych do zadań transportu oraz inspekcji. Rozpatrzono wielowirnikowce, samoloty, helikoptery oraz rozwiązania hybrydowe łączące cechy pozostałych typów. Każdy z typów pojazdów został scharakteryzowany przez maksymalny udźwig, zasięg, wyjątkowe cechy wyróżniające go na tle innych, złożoność konstrukcji oraz sposób sterowania. Porównanie to zostało wykonane na podstawie analizy literaturowej oraz własnego doświadczenia zdobytego podczas licznych zawodów związanych z zadaniami inspekcyjnymi, ratunkowymi i transportowymi. Zadania przygotowane na zawody wymagały pojazdów o pełnej lub częściowej autonomii. Pojazdy uwzględnione w analizie mieszczą się w skali od mikro- do taktycznych pojazdów bezzałogowych krótkiego zasięgu. Wyniki zebrano w tabeli, która podsumowuje zestaw cech każdego pojazdu, co umożliwia ocenę przydatności każdego z rozwiązań. Efektem jest koncepcja własna bezzałogowego pojazdu latającego, która łączy zalety innych konstrukcji starając się jednocześnie wyeliminować największe wady i dając szansę na zastosowanie w aplikacjach inspekcyjnych i transportowych.

Słowa kluczowe

bezzałogowe pojazdy latające, BSP, hybrydowe BSP, inspekcja, transport

Unmanned Air Vehicle selection criteria for inspection and transport tasks

Abstract

The article shows the comparison of various types of unmanned aerial vehicles intended for transport and inspection tasks. We have considered multi-rotors, planes, helicopters and hybrid solutions combining features of other types. Each of the vehicles has been analyzed in terms of maximum load, range, exceptional features that distinguish them from others, the complexity of construction and control. The comparison was created based on literature analysis and our own experience from participation in multiple competition with inspection, emergency and transportation tasks. It is worth mentioning that competition task required full or partial autonomous mode. Vehicles which we are working on and which are compared in this paper can be classified between micro and tactical short range unmanned vehicles. Comparison was presented in form of table which present set of features for each type of vehicle, it makes it possible to evaluate their utility for considered tasks. Based on the analysis, our own concept of unmanned air vehicle was presented, it combines advantages of different constructions while trying to eliminate the greatest drawbacks; and we believe it is feasible to be applied in transport and inspection tasks.

Keywords

hybrid UAV, inspection, UAV, VTOL

Bibliography

  1. Fornace K.M., Drakeley C.J., William T., Espino F., Cox J., Mapping infectious disease landscapes: unmanned aerial vehicles and epidemiology, “Trends in Parasitology”, Vol. 30, Iss. 11, 2014, 514–519, DOI: 10.1016/j.pt.2014.09.001.
  2. Ganesh Y., Raju R., Hegde R., Surveillance Drone for Landmine Detection [in:] Proceedings of 2015 International Conference on Advanced Computing and Communications (ADCOM), DOI: 10.1109/ADCOM.2015.13.
  3. Rabta B., Wankmüller C., Reiner G., A drone fleet model for last-mile distribution in disaster relief operations, “International Journal of Disaster Risk Reduction”, Vol. 28, 2018, 107–112, DOI: 10.1016/j.ijdrr.2018.02.020.
  4. Balasingam M., Drones in medicine – The rise of the machines, “International Journal of Clinical Practice”, 2017, DOI: 10.1111/ijcp.12989.
  5. Thiels C.A., Aho J.M., Zietlow S.P., Jenkins D.H., Use of unmanned aerial vehicles for medical product transport, “Air Medical Journal”, Vol. 34, Iss. 2, 2015, 104–108, DOI: 10.1016/j.amj.2014.10.011.
  6. Haidari L.A. et al., The economic and operational value of using drones to transport vaccines, “Vaccine”, Vol. 34, No. 34, 2016, 4062–4067, DOI: 10.1016/j.vaccine.2016.06.022.
  7. Amukele T., Ness P.M., Tobian A.A.R., Boyd J., Street J., Drone transportation of blood products, “Transfusion”, 2017, DOI: 10.1111/trf.13900.
  8. Bravo G.C., Parra D.M., Mendes L., A.M. de Jesus Pereira, First aid drone for outdoor sports activities [in:] Proceedings of 2016 1st International Conference on Technology and Innovation in Sports, Health and Wellbeing (TISHW), DOI: 10.1109/TISHW.2016.7847781.
  9. Claesson A. et al., Unmanned aerial vehicles (drones) in out-of-hospital-cardiac-arrest, “Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine”, 2016, DOI: 10.1186/s13049-016-0313-5.
  10. Goodchild A., Toy J., Delivery by drone: An evaluation of unmanned aerial vehicle technology in reducing CO2 emissions in the delivery service industry, “Transportation Research Part D: Transport and Environment”, Vol. 61, Part A, 2018, 58–67, DOI: 10.1016/j.trd.2017.02.017.
  11. Yu H., Yang W., Zhang H., He W., A UAV-based crack inspection system for concrete bridge monitoring, [in:] Proceedings of 2017 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 3305–3308, DOI: 10.1109/IGARSS.2017.8127704.
  12. Zhao X., Tan M., Hui X., Bian J., Deep-learning-based autonomous navigation approach for UAV transmission line inspection, [in:] Proceedings of 2018 Tenth International Conference on Advanced Computational Intelligence (ICACI), 455–460, DOI: 10.1109/ICACI.2018.8377502.
  13. Luo X. et al., Optimal path planning for UAV based inspection system of large-scale photovoltaic farm, [in:] Proceedings of 2017 Chinese Automation Congress (CAC), 4495–4500, DOI: 10.1109/CAC.2017.8243572.
  14. Li X., Yang Q., Chen Z., Luo X., Yan W., Visible defects detection based on UAV-based inspection in large-scale photovoltaic systems, “IET Renewable Power Generation”, Vol. 11, Iss. 10, 2017, 1234–1244, DOI: 10.1049/iet-rpg.2017.0001.
  15. Goebel K., Saha B., Handbook of Unmanned Aerial Vehicles, 2015.
  16. Priye A. et al., Lab-on-a-Drone: Toward Pinpoint Deployment of Smartphone-Enabled Nucleic Acid-Based Diagnostics for Mobile Health Care, ”Analytical Chemistry”, 2016, 4651–4660, DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04153.
  17. Ozdemir U. et al., Design of a commercial hybrid VTOL UAV system, [in:] Proceedings of 2013 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), 214–220, DOI: 10.1109/ICUAS.2013.6564693.
  18. Tielin M., Chuanguang Y., Wenbiao G., Zihan X., Qinling Z., Xiaoou Z., Analysis of technical characteristics of fixed-wing VTOL UAV, [in:] 2017 IEEE International Conference on Unmanned Systems (ICUS), 293–297, DOI: 10.1109/ICUS.2017.8278357.
  19. Gregory I.M., Ackerman K., Snyder S., Rothhaar P., Adaptive control for tilt-wing VTOL UAV, [in:] Proceedings of 2015 American Control Conference (ACC), DOI: 10.1109/ACC.2015.7171114.
  20. Takeuchi R., Watanabe K., Nagai I., Development and control of tilt-wings for a tilt-type Quadrotor, [in:] Proceedings of 2017 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA), 501–506, DOI: 10.1109/ICMA.2017.8015868.
  21. Heredia G., Duran A., Ollero A., Modeling and simulation of the HADA reconfigurable UAV, “Journal of Intelligent & Robotic Systems”, Vol. 65, No. 1–4, 2012, 115–122, DOI: 10.1007/s10846-011-9561-9.
  22. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 26 marca 2013 r., informacja zamieszczona na stronie Urzędu Lotnictwa Cywilnego.
  23. Juszczyk K., Rolnictwo precyzyjne, Rynek dronów w Polsce Jutrzenka, edycja 2018, 2018, 35–39.
  24. Rutkowski P., Miasto w trzech wymiarach, Rynek dronów w Polsce Jutrzenka, edycja 2018, 22–25.
  25. Urząd Lotnictwa Cywilnego – "Deklaracja Warszawska" data publikacji 25.11.2016 http://www.ulc.gov.pl/pl/publikacje/wiadomosci/4097-deklaracja-warszawskadotyczaca-bezzalogowych-statkow-powietrznych-przyjetana-zakonczenie-konferencji-drony-jako-zrodlo-nowych-miejsc-pracy-i-wzrostu-gospodarczego, data dostępu 18.07.2018.