НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ ТРАНСПОРТНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ БЕСПИЛОТНЫХ НАЗЕМНЫХ АППАРАТОВ С ПОМОЩЬЮ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ

В данной статье описываются проектирование и испытания модульной стыковочной станции для бес­пилотного летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой, предназначенного для использования совместно с беспилотным наземным транспортным средством. Данное решение обеспечивает автономное присоединение и отсоединение полезных нагрузок посредством управляемой рельсовой системы, а также визуальную стыковку с помощью маркера quick response с использованием модуля бинокулярной камеры. Новизна предлагаемого модуля заключается в том, что основной крепежный механизм не остается интег­рированным с дроном после развертывания; вместо этого он спроектирован как неотъемлемая часть само­го транспортного модуля и отсоединяется вместе с ним. Такой подход отличает систему от традиционных решений, в которых основная крепежная конструкция остается на борту воздушной платформы и расши­ряет гибкость сценариев доставки и развертывания полезных нагрузок. Узел полезной нагрузки был спро­ектирован в Autodesk Fusion 360 и изготовлен из пластика типа полиэтилентерефталат-гликоль с помощью 3D-ne4amu методом наплавления на принтере Bambu Lab X1 Carbon. Для оценки смещения, напряжений, деформаций и сил реакции конструкции модуля под рабочими нагрузками был проведен структурный ана­лиз с использованием метода конечных элементов. Результаты углубленного моделирования показывают, что конструкция соответствует требованиям механической защиты, дополнительные подтверждения будут получены в ходе летных испытаний. Система может быть использована для развертывания беспилотного летательного аппарата с воздуха или для посадки дрона на мобильные наземные транспортные средства, что демонстрирует ее универсальность в области робототехники и автоматизации.

1. Mykytyn, P., Brzozowski, M., Dyka, Z., and Langendoerfer, P. A Survey on Sensor- and CommunicationBased Issues of Autonomous UAVs. Computer Modeling in Engineering & Sciences, 138 (2), 1019–1050 (2024). https://doi.org/10.32604/cmes.2023.029075

2. Ezaki, T., Fujitsuka, K., Imura, N., and Nishinari, K. Drone-based vertical delivery system for highrise buildings: Multiple drones vs. a single elevator. Communications in Transportation Research, 4, 100130 (2024). https://doi.org/10.1016/j.commtr.2024.100130

3. Moral, K., Ayran, B., and Altug, E. Design and control of a modular multi-drone system with vertical assemble capability. International Journal of Dynamics and Control, 12 (8), 2991–3004 (2023). https://doi.org/10.1007/s40435-024-01404-9

4. Pal, V., Acharya, B.S., Shrivastav, S., Saha, S., Joglekar, A., and Amrutur, B. PUF Based Secure Framework for Hardware and Software Security of Drones. Proceedings of the 2020 Asian Hardware Oriented Security and Trust Symposium (AsianHOST 2020) (2020). https://doi.org/10.1109/AsianHOST51057.2020.9358264

5. Foehn, P., Brescianini, D., Kaufmann, E., Cieslewski, T., Gehrig, M., Muglikar, M., and Scaramuzza, D. AlphaPilot: autonomous drone racing. Autonomous Robots, 46 (1), 307–320 (2022). https://doi.org/10.1007/s10514-021-10011-y

6. Kadri, M.B. Performance Comparison of Computationally Efficient Algorithms for Drone Localization on Embedded Systems. IEEE Access, 13, 121217–121233 (2025). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3587882

7. Saska, M., Hert, D., Baca, T., Kratky, V., and Nascimento, T. Formation control of unmanned micro aerial vehicles for straitened environments. Autonomous Robots, 44 (6), 991–1008 (2020). https://doi.org/10.1007/s10514-020-09913-0

8. Argush, G., Holincheck, W., Krynitsky, J., McGuire, B., Scott, D., Tolleson, C., and Behl, M. Explorer51 – Indoor Mapping, Discovery, and Navigation for an Autonomous Mobile Robot. Proceedings of the 2020 Systems and Information Engineering Design Symposium (SIEDS), pp. 1–5 (2020). https://doi.org/10.1109/SIEDS49339.2020.9106581

9. Kusmirek, S., Socha, V., Malich, T., Socha, L., Hylmar, K., and Hanakova, L. Dynamic Flight Tracking: Designing System for Multirotor UAVs With Pixhawk Autopilot Data Verification. IEEE Access, 12, 109806– 109821 (2024). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3441115

10. Gonçalves, R.S., de Carvalho, T.M., dos Santos, P.B., Souza, F.C., Gallo, C.A., Sudbrack, D.E.T., Trautmann, P.V., Clasen, B.C., and Homma, R.Z. Drone-robot to install aerial marker balls for power lines. Intelligent Service Robotics, 17 (2), 329–343 (2024). https://doi.org/10.1007/s11370-023-00493-3

11. Kim, D., and Oh, P.Y. Human-embodied drone interface for aerial manipulation: advantages and challenges. Intelligent Service Robotics, 17 (3), 375–388 (2024). https://doi.org/10.1007/s11370-024-00535-4

12. Kornatowski, P.M., Bhaskaran, A., Heitz, G.M., Mintchev, S., and Floreano, D. Last-Centimeter Personal Drone Delivery: Field Deployment and User Interaction. IEEE Robotics and Automation Letters, 3 (4), 3813–3820 (2018). https://ieeexplore.ieee.org/document/8411102

13. Thomas, T., Srinivas, S., and Rajendran, C. Collaborative truck multi-drone delivery system considering drone scheduling and en route operations. Annals of Operations Research, 339 (1–2), 693–739 (2024). https://link.springer.com/article/10.1007/s10479-023-05418-y

14. Saqib, S.M., Kumari, N., Mishra, P.P., and Ch, D. Enhancing Search and Rescue Efforts During CSSR Operations Using Drone Mounted Rover System. Proceedings of the 2025 3rd International Conference on Smart Systems for Applications in Electrical Sciences (ICSSES), pp. 1–8 (2025). https://doi.org/10.1109/ICSSES64899.2025.11009369

15. Pepito, J.M., Bolaybolay, J.M., Aleluya, E.R., Alagon, F.J., Clar, S., Paradela, I., Guirnaldo, S., Pao, J., Salaan, C.J., and Bandala, A. Visual Servoing Drone Utilizing Ground Robot Detection Model for UAVUGV Alignment for Retrieval Operations. IEEE Access, 13, 103866–103879 (2025). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3578612

16. Alsamhi, S.H., Ma, O., Ansari, M.S., and Almalki, F.A. Survey on Collaborative Smart Drones and Internet of Things for Improving Smartness of Smart Cities. IEEE Access, 7, 128125–128152 (2019). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2934998

17. Shirabayashi, J.V., and Ruiz, L.B. Toward UAV Path Planning Problem Optimization Considering the Internet of Drones. IEEE Access, 11, 136825–136854 (2023). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3339227

18. Um, I., Park, S., Kim, H.T., and Kim, H. Configuring RTK-GPS Architecture for System Redundancy in Multi-Drone Operations. IEEE Access, 8, 76228–76242 (2020). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2989276

19. Buzzatto, J., and Liarokapis, M. The Omnirotor Platform: A Versatile, Multi-Modal, Coaxial, AllTerrain Vehicle. IEEE Access, 11, 27928–27941 (2023). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3258401

20. Qiu, Z., Xia, Y., and Yang, J. The static displacement and the stress analysis of structures with bounded uncertainties using the vertex solution theorem. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 196 (49), 4965–4984 (2007). https://doi.org/10.1016/j.cma.2007.06.022

21. Reyes-Osorio, L.A., Dominguez, V.H., Ollervides-Vazquez, E.J., Garza, C., and Garcia-Salazar, O. Structural integrity assessment and optimization of control surfaces in coaxial unmanned aerial vehicles: A case study of a micro coaxial UAV. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 53 (2), 943–960 (2025). https://doi.org/10.1080/15397734.2024.2379520

22. Basri, E.I., Mustapha, F., Sultan, M.T.H., Basri, A.A., Abas, M.F., Abdul Majid, M.S., and Ahmad, K.A. Conceptual design and simulation validation based finite element optimisation for tubercle leading edge composite wing of an unmanned aerial vehicle. Journal of Materials Research and Technology, 8 (5), 4374– 4386 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.07.049

23. Ahmad, F., Kumar, P., Patil, P.P., and Kumar, V. FEA based frequency analysis of unmanned aerial vehicle (UAV). Materials Today: Proceedings, 46, 10396–10403 (2021). https://doi.org/10.1016/j. matpr.2020.12.740

24. Marta, A., Wandono, F.A., Nurrohmad, A., Ardiansyah, R., Wiranto, I.B., Alfikri, I.R., Prabowo, A.R., and Nugroho, G. Finite element analysis and experimental whiffletree testing of a small UAV composite wing. International Journal of Lightweight Materials and Manufacture, 8 (4), 483–494 (2025). https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2025.03.004

25. Huang, Y., Li, Z., Lv, Z., Qi, W., Duan, C., and Wang, B. A design approach for wire-wound ultrahigh pressure vessels in isostatic pressing systems based on constant von Mises stress criterion. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 220, 105730 (2026). https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2025.105730

26. Sikorsky Archives. Sikorsky S-64 [Electronic source]. Available at: https://sikorskyarchives.com/home/sikorsky-product-history/helicopter-innovation-era/sikorsky-s-64/.