Analýza srážky bezpilotního letounu s člověkem pomocí lineární magnetické dráhy

Abstract

V současnosti jsou bezpečnostní požadavky na bezpilotní systémy definovány legislativou, která však neobsahuje podrobný popis postupů jejich testování. Hodnoty uváděné předpisy vycházejí ze studií, které jsou založeny na zkoumání důsledků nárazu pevných malých objektů do lidského těla. Není uvažováno chování dnes již převážně flexibilních konstrukcí bezpilotních letadel, o kterém zatím neexistuje dostatečně velký datový set. Dalším nedostatkem je absence metod dedikovaných právě testování bezpilotních systémů, a proto jsou využívány metody z jiných odvětví, zejména z automobilového průmyslu. Tato diplomová práce má za cíl rozvoj a ověření metodiky určené přímo pro testování bezpilotních letadel, využívající kombinaci kyvadla a lineární magnetické dráhy pro stanovení míry přenesené kinetické energie, a podpořit tak reálné dynamické testování namísto přejímání hodnot či zjednodušování. Dílčím cílem byl návrh zjednodušené biofidelické repliky lidské hlavy 50th percentilního muže pro uvažovanou metodiku. V práci jsou popsány studie, které se doposud bezpečnostním testování bezpilotních systémů zabývaly, využívané metody, testovací partneři, způsob urychlování bezpilotních letadel během testování a také problematika biofidelity lidské hlavy. V praktické části práce je popsán iterativní vývoj metodiky a jejích komponent, které se pro jednotlivá měření postupně upravovaly a byly eliminovány detekované nežádoucí vlastnosti. Výsledkem práce je zhodnocení funkčnosti navržené metodiky a navržená zjednodušená biofidelická replika lidské hlavy.

Safety requirements for unmanned systems are currently defined by legislation, however, it does not contain a detailed description of the testing procedures. The values stated in the regulations are based on studies examining the consequences of the impact of small solid objects on the human body. The behaviour of today's mostly flexible structures of unmanned aerial vehicles is not considered, and there is not yet a sufficiently extensive data set. Another limitation is the absence of methods dedicated specifically to testing unmanned systems, and therefore methods from other industries are used, especially from the automotive industry. This masters thesis aims to develop and verify a methodology designed specifically for testing unmanned aerial vehicles, using a combination of a pendulum and a linear magnetic rail system to determine the amount of transferred kinetic energy, and thus to support real-world dynamic testing rather than adopting values or simplifying. A sub-goal of the thesis was to design a simplified biofidelic replica of a human head of a 50th percentile man. The thesis describes studies that have dealt with the safety testing of unmanned systems so far, the methods used, testing partners, the method of accelerating unmanned aerial vehicles during testing, and the issue of human head biofidelity. The practical part of the thesis describes the iterative development of the methodology and its components, which were gradually modified for individual measurements and the detected undesirable properties were eliminated. The result of the thesis is an evaluation of the functionality of the proposed methodology and a proposed simplified biofidelic replica of a human head.