A técnica, na sua essência, é usada há muitos anos na aviação. Na verdade, ter no ar postos de abastecimento que permitem às aeronaves voar por tempo indeterminado. Contudo, esta tecnologia adaptada aos drones, com baterias voadoras, trazem um novo cenário para estes dispositivos.
Os drones têm uma limitação congénita, o tempo de autonomia de voo. Dessa forma, a sua ação em muitas áreas deixa de fazer sentido. Este novo dispositivo pode revelar uma produtividade que os drones até hoje não conseguiam.
Autonomia é o calcanhar de Aquiles dos drones
A energia da bateria é um fator limitante para os robôs em qualquer lugar, mas é particularmente problemático para os drones. Apesar de haver já algum avanço nas baterias, um drone tem de conseguir um equilíbrio entre a quantidade de baterias e o peso que carrega.
Os drones de consumo parecem ter estabilizado em torno de um terço da sua massa total em bateria. Dessa forma têm oferecido tempos de voo entre 20 a 25 minutos na melhor das hipóteses. Depois, a solução é descer o drone, tirar uma bateria vazia e colocar uma outra carregada. Contudo, esta tarefa poderia ser feita no ar, sem parar o drone.
Serviço de abastecimento no ar
Quando as aeronaves de grande porte têm este problema, e em particular aeronaves militares que por vezes precisam de permanecer em voo por longos períodos de tempo, a solução é o reabastecimento em pleno ar. Isto porque não faz sentido voltar para trás, carregar e voltar de novo e gastar combustível no caminho de ida. Nessa altura então entram os tanques aéreos.
Mas isso é fácil de fazer com combustível líquido, dirá e muito bem. Já com baterias, a logística é muito mais complexa. Bom, poderá não ser assim tão complexa.
Segundo os investigadores da UC Berkeley, há uma solução inteligente. Assim, colocam-se as baterias a voar, acoplando rotores e leva-se a energia de carga até aos drones que estão na sua missão.
Carregar um quadrotor com baterias para alimentar o drone principal
Conforme podemos ver nas imagens, a solução passa por usar um grande quadrotor, que pesa 820 gramas. Este é então carregado com a sua própria bateria de polímero de lítio de 2,2 Ah. Assim, ele terá para si um tempo de voo de cerca de 12 minutos.
Cada quadrotor pequeno pesa 320 g, incluindo a sua própria bateria 0.8 Ah mais uma bateria 1.5 Ah como carga. Os pequenos não se podem manter no alto durante muito tempo. Até aqui tudo bem. Assim, estas baterias voadoras têm como missão levar ao grande drone mais energia e voltar para serem carregados no solo. Depois, voltam ao mesmo procedimento, carregam o grande drone e voltam.
Como funcionam as baterias voadoras
À medida que cada bateria voadora se aproxima do quadrotor principal, o quadrotor menor toma uma posição cerca de 30 centímetros acima de uma bandeja de acoplamento passivo montada no topo do drone maior.
Em seguida, desce lentamente até cerca de 3 cm acima, espera que o seu alinhamento seja perfeito e, pousa. Ao aterrar na bandeja, as pernas alinhadas ligam-se aos contactos elétricos. Assim que uma ligação é feita, o quadrotor principal é capaz de se alimentar completamente a partir da carga útil da bateria do drone menor.
Cada bateria voadora pode alimentar o drone principal por cerca de 5 minutos. Posteriormente levanta voo e volta para se recarregar, entrando outra bateria para o seu lugar. Se tudo correr bem, o quadrotor principal só usa a sua bateria primária durante as fases de desacoplamento e acoplamento, e nos testes, isso aumentou o seu tempo de voo de 12 minutos para quase uma hora.
Acima de tudo, os testes correram bem porque foi feito em ambiente controlado. No entanto, já como os investigadores estão a investigar, é necessário descobrir uma forma de obter essa manobra de acoplamento de precisão (ish) para trabalhar fora. Além disso, é necessário um equilíbrio na junção dos dois com ambas as máquinas voadoras em movimento.
Em que cenários poderiam ser aplicadas estas técnicas?
Há aplicações potenciais em situações em que a monitorização contínua por um drone é importante. Por exemplo, haver uma área vigiada na altura dos incêndios, haver um equipamento destes como controlo do trânsito, entre vários outros cenários. Portanto, quando estiver apurada, esta técnica, seguramente não vão faltar atividades a requisitar mais os drones.