Facebook
_Featured-Img-Cikk-680x380

Fusion 360 projekt

Generatív tervezés – életmentő drón: X VEIN

Katasztrófa esetén beindul a gépezet, hogy a szükséges készletek eljuthassanak a leginkább rászorulókhoz. Ám a körülmények sokszor szinte lehetetlenné teszik, hogy időben célba érjen a segítség. Ezért jelentenek áldást a katasztrófa-elhárításban világszerte az okosdrónok. Most két ifjú japán tervező szeretné hatékonyabbá tenni a mentési munkálatokat saját életmentő drónjuk, az X VEIN segítségével.

Az ROK csapat tagjai, Yuki Ogasawara és Ryo Kumeda, mindössze 15 évesek voltak, amikor 2011. március 11-én a földrengés és cunami felmérhetetlen pusztítást és károkat okozott. Az ország sok-sok polgárához hasonlóan a két barát is elkezdett gondolkodni, hogyan segíthetnének másoknak a katasztrófa idején; így indultak el a drónfejlesztés kreatív ösvényén.

Az ROK csapat tagjai, Yuki Ogasawara (balra) és Ryo Kumeda (jobbra) jobb oldalon látható kék drónja megnyerte a beltéri repülő robotok országos versenyét. A kép az ROK csapat tulajdona.

Az ROK csapat tagjai, Yuki Ogasawara (balra) és Ryo Kumeda (jobbra) jobb oldalon látható kék drónja megnyerte a beltéri repülő robotok országos versenyét. A kép az ROK csapat tulajdona.

A drónok éppen akkoriban kezdtek egyre több figyelmet kapni. 2012-ben az ROK csapat hozzákezdett egy multikopteres drón fejlesztéséhez. 2015-ben pedig megnyerték a beltéri repülő robotok országos versenyének multikopter-divízióját.

A sikeren felbátorodva az ROK csapat részt vett a 2016-os tokiói Maker Faire rendezvényen, ahol kiállították az X VEIN-t: a drónt, amelyet a katasztrófák feltételeihez és keresési-mentési küldetésekhez terveztek. A hosszabb repülési idejű, megerősített burkolattal és a lezuhanás esetén védelmet nyújtó propellervédőkel felszerelt X VEIN lenyűgözte a látogatókat, akik méltatták X-formájú testét és a szitakötők erezett szárnyára emlékeztető rácsszerkezetes kialakítást.

Az X VEIN megjelenése nem történhetett volna meg, ha a generatív tervezési szoftver, amely fontos szerepet fog játszott abban, hogy olyan drónt tervezhessenek, amelynek megfelelő szilárdságú a teste, elég könnyű, rendelkezik képrögzítési képességgel, továbbá biztonsági funkciókkal is.

Az X VEIN repülés közben. A kép az ROK csapat tulajdona.

Az X VEIN repülés közben. A kép az ROK csapat tulajdona.

Áttörés a generatív tervezéssel

„Több oka van, hogy a meglevő drónokat nem vetik be katasztrófa sújtotta övezetekben. Nem rendelkeznek például biztonsági funkciókkal, nem megfelelő a méretük és a súlyuk, illetve nem túl jól testreszabhatók” – mondja Ogasawara.

Egyértelműen kulcsszerep jut a dróntervezésben minden olyan eszköznek, amely képes teljesíteni ezeket a követelményeket. A generatív tervezéssel előre meghatározott feltételek alapján lehet számítógép által létrehozott vázlatokat és szerkezeti elemzéseket készíteni, amelyeket aztán 3D nyomtatókon ki lehet nyomtatni. Ennek köszönhetően a korábban hagyományos gyártási módszerekkel készülteknél könnyebb tervek készülhetnek, és ez elengedhetetlen az olyan drónok gyártásához, amelyek megfelelnek a szükséges súlykövetelményeknek.

„A levegőben lebegő drón által létrehozott felhajtóerőnek pontosan meg kell egyeznie a saját súlyával – mondja Ogasawara, aki az X VEIN gépészeti tervelemeit készítette. – A teljes súly akár csak öt százalékos eltérésekor a kezelőnek már máshogy kell vezérelnie a drónt. Ezért nagyon fontos, hogy a drónunk olyan könnyű legyen, amilyen csak lehet.”

A kép a ROK csapat tulajdona.

A kép a ROK csapat tulajdona.

A generatív tervezésnek köszönhetően úgy válhatott valósággá az ROK csapat elképzelése egy rendkívül sokoldalúan testreszabható drónról, hogy közben sikerült betartani a szigorú méret- és súlykorlátokat is. Az X VEIN egyedi testszerkezete az Autodesk Within szoftverében található rácsbeállítás eredménye. A szoftveren belül módosították a rácsszerkezet sűrűségét, így sikerült elérni az optimális súlyt és szilárdságot. Az iJet szolgáltatásainak segítségével 3D-ben tudták kinyomtatni a bonyolult rácsszerkezetet.

A kép a ROK csapat tulajdona.

A kép a ROK csapat tulajdona.

Az X VEIN megkapja szárnyait

Ogasawara, aki jelenleg a Saitama Egyetem elektromos rendszerekkel foglalkozó tanszékének hallgatója, 2016 elején gyakornokként csatlakozott az Exiii hardverstartuphoz. Az Exiii-ben Tetsuya Konishivel, a cég vezető kreatív igazgatójával és tervezőjével dolgozott együtt. Áprilisra elkészültek az X VEIN tervének vázlataival. A generatív tervezésen alapuló rácsszerkezetet beépítették a drón testébe, így alakult ki a drón jelenlegi terve.

A drón testének modellezéséről Ogasawara az alábbiakat nyilatkozta: „A terv tele volt szabad formájú görbékkel, amelyeket nehéz 3D modellbe importálni a vázlatból. – A Wacom segítségével hozzájutottunk egy Cintiq kijelzős digitalizáló táblához. – Ennek használatával felépítettünk egy modellt az Autodesk Fusion 360-ban, és a vázlatainkra épülő bemenetből követhettük a terveinket, miközben zökkenőmentesen újra, 3D-ben létrehoztuk azokat.”

A jelenleg egy kommunikációs infrastruktúrákkal foglalkozó cégnél dolgozó Kumeda a felelős az X VEIN motorok elektronikájáért, akkumulátoráért és a kapcsolódó alkatrészekért. „Akkor kezdtem el válogatni az alkatrészeket, amikor elkészültek az elsődleges vázlatok, és meghatároztuk az egység méretét is – mondja. – Amint eldöntöttük, milyenek legyenek a motorok és a propellerek, elkezdtünk a működési kapacitáson és a szükséges akkumulátor méretén gondolkozni.

A vezérléshez használt 2,4 GHz-es frekvenciával körülbelül 500 méteres hatótávolságot érünk el, ha nincsenek akadályok a kezelő és a drón között – folytatja Kumeda. – A jelenlegi japán törvények előírják, hogy az operátoroknak vizuális kapcsolatban kell maradniuk a drónjaikkal, vagyis a használható tartomány körülbelül 100 méterre csökken.”

Folyik a tervezési munka a DMM.make AKIBA keretében. A kép az ROK csapat tulajdona.

Folyik a tervezési munka a DMM.make AKIBA keretében. A kép az ROK csapat tulajdona.

A drón kameráját egy gimbal állványra erősítették, amely megakadályozza a vibrálást és a dőlést, így stabilizálja a képet. A képeket egy okostelefonon valós időben lehet megtekinteni, így el lehet jutni a katasztrófa által hozzáférhetetlenné tett területekre, ellenőrizni lehet a körülményeket, illetve egyéb feladatokat is végre lehet hajtani. A drón ezenkívül képes termografikus és infravörös képalkotó berendezések szállítására, amelyekkel be lehet azonosítani a túlélők helyzetét. Mivel az X VEIN legtöbb alkatrészét 3D-s nyomtatással készítik, a cserealkatrészek szintén elérhetőek a helyszínen, ami katasztrófahelyzetekben nagy előny.

A kép a ROK csapat tulajdona.

A kép a ROK csapat tulajdona.

Az ROK csapat reméli, hogy jelenlegi tervük kiindulópontként szolgálhat a szerkezet további módosításához, hogy egy még könnyebb, hosszabb repülési időre képes következő generációs modellt hozzanak létre. Az X VEIN-t mindig is nyílt forrású platformnak szánták, amit átlagfelhasználók is könnyen megépíthetnek és testreszabhatnak, és mentési tulajdonságain túl is hasznosíthatják az alaptervet. A természeti katasztrófa romjaiból kinőtt X VEIN küldetést Ogasawara így írja le: „Azért dolgozunk, hogy olyan mérnökökké váljunk, akik boldogságot hoznak az embereknek”. Ebbe az ROK csapat ugyanúgy beleérti az életmentést, mint a hasonló gondolkodású fejlesztők inspirálását.

Forrás: Autodeks blog/ Yasuo Matsunaka az Autodesk Japan tartalommarketing-menedzsere

Amennyiben szeretné bővíteni szakmai ismereteit, kihasználni az autodeskforum.hu nyújtotta előnyöket, szeretne hozzáférni a legfrissebb újdonságokhoz, vagy csupán hatékonyabban szeretne dolgozni, elég egyetlen lépés.

Regisztráljon, és legyen tagja az Autodesk Fórum közösségnek!