Schopnost nejen letu, ale i visení ve vzduchu je důležitou vlastností danou do vínku vrtulníkům. Díky ní dokážou pozorovat objekty nehybně z jednoho místa, startovat a přistávat mimo dráhy letiště, ale i provádět manévry, jež klasické letouny nemohou. Oproti vzducholodím, které jsou též schopny stát ve vzduchu na místě, pak mají mnohem lepší poměr rozměry/nosnost. Při stejných rozměrech jsou tedy schopny nést více vybavení. Základní princip vrtulníku vymyslel již Leonardo da Vinci. Přesto první skutečně funkční se podařilo zkonstruovat až během 2. světové války. V poslední době se však začíná rozmáhat specifická kategorie těchto strojů – a sice malých čtyřrotorových bezpilotních vrtulníků, tzv. quadrocopterů. Existují samozřejmě i varianty s více rotory, např. hexacoptery, octocoptery, ale princip jejich činnosti zůstává stejný. Na rozdíl od klasických vrtulníků se u těchto strojů veškeré řízení děje jen za pomoci změny rychlosti otáčení jednotlivých rotorů. To s sebou přináší mnohem jednodušší mechanickou konstrukci. U klasických vrtulníků je totiž k jejich řízení zapotřebí složité mechaniky, jež se stará o naklápění jednotlivých listů rotoru. Z toho plyne velká robustnost quadrocopterů, a tedy jak možnost nasazení v nehostinnějších podmínkách, tak i nižší cena. Nevýhodou quadrocopterů je ale jejich vnitřní nestabilita. Pro člověka je tudíž nereálné ustabilizovat stroj ve vzduchu přímým řízením otáček jednotlivých motorů. Proto je třeba sofistikovaného stabilizačního systému, jenž stroj ve vzduchu stabilizuje, a člověk tomuto systému pak pouze předává informace o tom, jak se má naklonit, příp. přímo kam má letět. Aby takový řídicí systém byl schopen stroj stabilizovat, potřebuje nutně ke své činnosti informace o jeho aktuální orientaci, zejména pak o jeho náklonech. Ty mu poskytuje senzorický subsystém, jenž se v první řadě skládá z gyroskopů (tedy senzorů úhlové rychlosti) a akcelerometrů (snímačů zrychlení), a dále pak často i z magnetometrů (elektronický kompas), příp. i jiných senzorů, např. GPS, který poskytuje informace také o poloze stroje, a je pak tedy možno stabilizovat nejen náklony robotu, ale i jeho polohu. Aby bylo možné z dat těchto senzorů určit orientaci stroje, je nutné je vhodným způsobem zpracovat. Zde se často využívá tzv. datové fúze, kdy se informace z jednotlivých senzorů sloučí dohromady, čímž se eliminují nevýhody jednotlivých senzorů. Například z dat gyroskopů je možné získat relativně přesnou informaci o naklonění, avšak tato informace je přesná pouze po relativně krátkou dobu, a naopak informace o naklonění z akcelerometrů s časem nedegraduje, avšak je relativně nepřesná. Vhodnou datovou fúzí pak dokážeme získat přesnou informaci o naklonění, a to i v dlouhém časovém horizontu. Za zpracováním těchto dat se však skrývá poměrně složitá matematika a vývojem algoritmů zpracování těchto dat se na světě zabývá mnoho univerzit i firem. Stejně jako celým problémem stabilizace, navigace a řízení quadrocopterů. Pozadu nezůstává ani Česká republika, kde se tomuto problému věnují na pracovišti Kybernetiky a materiálových věd Středoevropského technologického institutu – CEITEC VUT v Brně. Tým pod vedením doc. Luďka Žaluda vyvíjí vlastní quadrocopter, který je unikátní mj. tím, že bude součástí většího robotického systému zvaného Cassandra. Jedná se o robotický průzkumný systém skládající se z několika pozemních robotů, kdy každý je zaměřen na plnění specifických úkolů, a nově vyvíjeného robota létajícího. Všechny tyto roboty je pak možné řídit přímo v terénu z mobilního operátorského stanoviště pomocí teleprezence. Tento systém umožňuje nasazení v náročných podmínkách na místech pro člověka nedostupných nebo nebezpečných, jako jsou např. oblasti zasažené živelnou katastrofou nebo zamořené nebezpečnými látkami. Doufejme tedy, že takového nasazení nebude třeba příliš často. Ing. Vlastimil Kříž, CEITEC VUT
