کد خبر : 561 یکشنبه 07 دی 1393 - 11:22:45
پرنده‌هایی-با-چند-بال

پهبادهای چند ملخه برای نجات و تصویربرداری

پرنده‌هایی با چند بال

سیناپرس: این‌ روزها پشت سرهم خبرهایی از طراحی و ساخت پهپادهای چند ملخه با کاربردهای خاص در زندگی روزمره به گوش می‌رسد. اما این چند ملخه‌ها چیستند و چگونه کار می‌کنند؟

سیناپرس: بیش از یک قرن از اختراع هواپیما می­‌گذرد و پیشرفت‌­های وسیعی در پرواز صورت پذیرفته است. با این وجود شاید دیگر فقط انسان­‌ها آرزوی پرواز ندارند؛ روبات­‌ها هم می­‌خواهند پرواز کنند. البته کوچک بودن، بازده بیشتر، عدم نیاز به سرنشین و پایین­‌تر آمدن هزینه تولید و نگهداری آنها باعث شده است که انسان­‌ها در بعضی از موارد خیلی هم تمایلی به پرواز نداشته باشند. 

یکی از انواع روبات­‌های پرنده که امروزه خیلی کاربرد پیدا کرده، «مولتی‌روتور» یا به اصطلاح روبات چند ملخه است. این روبات نوعی پرنده بدون سرنیشن است. روبات­‌های پرنده چند ملخه می­‌توانند از 2 تا 8 ملخ گردان برای پرواز استفاده کنند. هرنوع از آنها معایب و مزایای خودشان را دارند و معمولا هرچه تعداد ملخ گردان بیشتر باشد توانایی مانور­پذیری و حمل بار افزایش می­‌یابد اما در عوض ساخت و هدایت این نوع پرنده ها بسیار مشکل­‌تر است.

 

ویژگی­‌ها و کاربرد­ها

پرواز عمودی و عدم نیاز به باند پرواز از ویژگی اصلی این نوع روبات­‌های پرکاربرد است. این روبات­‌ها تقریبا از هر مکانی می‌توانند عملیات پرواز را آغاز کنند. توانایی مانور بالای این نوع پرنده‌­های روباتیک هم یکی دیگر از ویژگی­‌هاست؛ با چند ملخ که هرکدام به طور مستقل دارای یک موتور هستند و به راحتی با افزودن و یا کاستن سرعت هر موتور، می­‌توان انتظار حرکت جدیدی را داشت. توانایی پرواز در مناطق پرخطر، هنگام نشت مواد شمیایی و گازهای آلوده، هنگام آسیب دیدن رآکتورهای هسته­‌ای نیز از دیگر ویژگی­‌ها و کاربردهاست. این پرنده­‌ها می­‌توانند به عنوان یک نگهبان و دوربین سیار ورود­های غیرمجاز را اطلاع دهند و بازرسی کاملی از محیط­‌های حساس داشته باشند و یا در جنگ­‌ها از مناطق حساس دشمن عکس­برداری و دیده­‌بانی کنند بدون این که توسط رادارهای دشمن شناسایی شوند. با کمک گروهی از این روبات‌­ها در حمل و نقل و حتی ساخت و ساز نیز می­‌توان از آنها بهره برد. از این پرنده­‌ها استفاده­‌های سینمایی نیز می­‌کنند و هم اکنون بیشتر صحنه­‌های پروازی فیلم­‌ها توسط این دسته از پرنده‌ها فیلم‌­برداری و ثبت می­‌شوند.

بدنه چند ملخه‌ها

پرنده‌­ها به وزن حساس هستند هرچقدر وزن کم­تر باشد توانایی مانور و سرعت و چابکی آنها بیشتر خواهد شد اما نباید استحکام را فراموش کرد بدین منظور در بدنه استفاده از فیبرها و میله­‌های کربنی و موادی که در عین سبکی از استحکام قابل توجهی برخوردار باشند بهترین گزینه هستند. بدنه مولتی‌روتورها به شکل علامت جمع ( )  یا ضرب (*) است که در چند ساق آن موتور­ها و در مرکز رایانه پرواز و سایر ادوات نصب می­‌شوند. اگر طول ساق یک مولتی‌روتور را R بنامیم، ثابت شده است که اینرسی کوادکوپتر R به توان 5 متناسب است. یعنی هرچه R کوچک­تر باشد، اینرسی یا تمایل به سکون بسیار کاهش می­‌یابد. شتاب زاویه‌ای روبات با عکس R رابطه دارد یعنی هرچه R کوچک­تر باشد، شتاب زاویه­‌ای بزرگ­­تر شده و در نتیجه روبات سریع­‌تر خواهد چرخید. 

موتور چند ملخه

موتورهای عادی دارای یک روتور سیم پیچی شده هستند که برای برق‌­رسانی به این سیم پیچ برس­‌هایی درنظر گرفته شده است که با گذشت زمان ممکن است ساییده و کثیف شوند و این امر باعث افزایش تلفات الکتریکی در موتور می­‌شود. اصطکاک حاصل از این برس­‌ها سبب محدود شدن سرعت این دسته از موتور­ها می­‌شود. برای رفع این مشکلات موتورهای بدون برس ساخته شده است که در این نوع موتورها سیم پیچ ثابت بوده و نیاز به برس نیست. قسمت چرخنده این موتور­ها از آهنربای دایمی و یا از فلزات فرومغناطیس ساخته می­‌شوند که تحت تاثیر میدان مغناطیسی حاصل از سیم پیچ­‌های ثابت به چرخش در می­‌آیند. این نوع موتورها برخلاف موتورهای عادی دارای سه سیم هستند که برای راه اندازی آن باید به ترتیب خاصی به این سیم‌­ها جریان الکتریکی وارد شود و برای این کار از راه انداز موتور استفاده می­‌شود.

راه انداز موتور در یک چندملخه

وظیفه راه انداز موتور یا همان برد کنترل سرعت الکترونیکی، راه اندازی و کم و زیاد کردن سرعت و در کل کنترل موتورهای بدون برس است. برای هر موتور باید یکی از این برد­ها نصب شود. این بردها به صورت آماده به فروش می­‌رسند که بسیار سبک هستند و اندازه آنها نیز کوچک است البته بعضی خودشان آنها را می­‌سازند که ممکن است از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نباشد.

کامپیوتر پرواز

در یک چندملخه وظیفه کامپیوتر پرواز، دریافت و پردازش تمامی اطلاعات ارسالی از حسگرها و قطعات و تعیین استراتژی پرواز از طریق ارسال دستور به راه انداز و موتورهاست. کامپیوتر پرواز بسته به نوع ماموریت و نوع پرنده، انواع گوناگونی دارد اما همگی باید در ابعادی کوچک و سبک ساخته شده باشند.

حسگر

عمده حسگرهای به­‌کار گرفته شده در یک پرنده چند ملخه برای حفظ تعادل هنگام پرواز است و حسگرهایی چون شتاب سنج سه محوره، ژیروسکوپ سه محوره و قطب نمای سه محوره، برای این کار می­‌توانند به­‌کار گرفته شوند اما به دلیل این­که استفاده از این حسگرها و راه اندازی هرکدام به صورت جداگانه ممکن است دشوار و حجیم باشد از قطعه‌­ای به نام آی.ام.یو استفاده می­‌شود که بی­‌شک از گران­‌ترین (به نسبت اندازه) و با ارزش­‌ترین و نایاب­‌ترین قطعات یک روبات پرنده است و تمام حسگرهای ذکر شده را در ابعادی بسیار کوچک­تر و سبک­‌تر جای داده است.

باتری

در یک چند ملخه، چند موتور پرسرعت به طور همزمان در فعالیت هستند و جریان زیادی در مدار لازم است پس این پرنده‌­ها به یک باتری، با توان جریان­‌دهی بالا نیاز دارند که خوشبختانه امروزه با پیشرفت در صنعت باتری، ‌باتری­‌های لیتیوم پلیمری و لیتیوم یونی گزینه­‌های مناسبی هستند زیرا با وجود کوچکی و سبکی قدرت جریان­‌دهی بسیار بالایی دارند و از طرفی قیمت این دسته از باتری­‌ها هم مناسب است.

هدایت یک روبات پرنده چند ملخه

هدایت این پرنده­‌ها انواع مختلفی دارد که آسان­‌ترین و شاید کم هزینه­‌ترین آنها استفاده از ریموت کنترل­‌های استاندارد هواپیماهای مدل باشد که باید اطلاعات دریافتی از گیرنده را با رایانه پرواز تطبیق داده و روبات همچون یک هواپیمای مدل عادی می­‌تواند هدایت شده و پرواز کند. روش دیگر هدایت استفاده از سیستم جی.پی.اس است که روبات با استفاده از اطلاعات این سیستم، مسیری از پیش تعریف شده را به­‌صورت خودکار پرواز کرده و دوباره به همان­‌جا باز می­‌گردد. البته جی.پی.اس­‌ها فقط در مکان­‌های سرباز و فضای باز می­‌توانند عمل کنند. روشی دیگر نیز هست که با دادن نقشه محل پروازی به روبات یا فراهم کردن امکان اسکن لیزری محیط اطراف توسط روبات، روبات بتواند طبق نقشه پیش فرض (یا تهیه شده توسط خود روبات) در محیط سربسته نیز پرواز سالم داشته باشد. روشی دیگر نیز وجود دارد و آن نصب دوربین­‌های ضبط حرکت در محدوده پروازی است.

این دوربین‌­ها در هرثانیه تعدادی تصویر از محوطه پروازی می­‌گیرند و درصورت وجود مانع پروازی، بی درنگ مختصات را گزارش می‌کنند تا پرنده بدون هیچ مشکلی از این موانع عبور کند.

هرگونه کپی برداری و انتشار مطالب از خبرگزاری بدون ذکر منبع پیگرد قانونی دارد.
کلید واژه ها: پرنده بال تصویربرداری
نظرات شما

[کد امنیتی جدید]