به گزارش خبرنگار علم و فناوری ایسکانیوز؛ وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) که معمولاً به عنوان پهپاد شناخته می‌شوند، پیش از این ابزاری ارزشمندی برای طیف وسیعی از کاربردها، از تولید فیلم و سرگرمی گرفته تا دفاع و امنیت، کشاورزی، لجستیک، ساخت و ساز و نظارت بر محیط زیست، بوده‌اند. در حالی که این فناوری‌ها در حال حاضر به طور گسترده در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند، مهندسان در تلاش هستند تا قابلیت‌های آنها را بیشتر افزایش دهند تا از آنها برای مقابله با مشکلات پیچیده‌تر استفاده کنند.

در این راستا، محققان دانشگاه علوم و فناوری پوهانگ و مرکز فناوری خودمختاری هوش مصنوعی آژانس توسعه دفاعی (ADD) در کره جنوبی اخیراً پهپادی با بال‌های تاشو توسعه داده‌اند که می‌تواند مانورپذیری بیشتری نسبت به پهپادهای معمولی داشته باشد.

پهپاد آنها از سنجاب پرنده بالدار الهام گرفته شده است؛ نوعی سنجاب که از بال‌های شل پوست متصل به مچ دست به مچ پا برای پریدن از درختی به درخت دیگر استفاده می‌کند.

دوهیون لی، جون-گیل کانگ و سوهی هان، نویسندگان مشترک این مقاله، می‌گویند: پهپاد سنجاب پرنده از حرکات سنجاب‌های پرنده الهام گرفته شده است؛ به ویژه توانایی آنها در کاهش سریع سرعت با باز کردن بال‌هایشان درست قبل از فرود آمدن روی درختان. ما این تحقیق را با این باور آغاز کردیم که پهپادها می‌توانند مانند سنجاب‌های پرنده با استفاده از نیروی پسای آیرودینامیکی، قابلیت‌های دینامیکی خود را گسترش دهند.

این محققان در پروژه قبلی‌شان روی رباتی کار کرده بودند که از سنجاب الهام گرفته بود. سخت‌افزار اساسی ربات و یک تکنیک یادگیری تقویتی را شرح می‌داد که به آن اجازه می‌داد در حین انجام مانورهای پرواز، به سرعت سرعت خود را کاهش دهد.

محققان می‌گویند: در مقاله جدید خود، یک سیستم پهپاد جدید پیشنهاد کردیم که از غشاهای بال قابل باز شدن استفاده می‌کند و عملکرد بسیار خوبی در مقایسه با سیستم‌های پهپاد معمولی در اجرای مانورهای با شتاب بالا مانند توقف‌های سریع و چرخش‌های تند نشان می‌دهد.

پیش از این مشخص شده بود که نیروی آیرودینامیکی ناشی از غشای بال ربات، مانع عملکرد آن در سناریوهای پرواز معمول (یعنی زمانی که پهپاد در یک خط مستقیم پرواز می‌کرد) می‌شود. در شرایطی که ربات برای جلوگیری از برخورد با موانع، نیاز به توقف ناگهانی یا تغییر سریع جهت دارد، باز شدن بال‌ها می‌تواند نیروی قابل توجهی را در جهت مخالف جسمی که پهپاد سعی در اجتناب از آن دارد، ایجاد کند.

لی، کانگ و هان توضیح می‌دهند: برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد در این سناریوها، پهپاد سنجاب پرنده باید بتواند بر اساس موقعیت، زمان باز یا بسته شدن بال‌های خود را تعیین کند و روتورها باید بتوانند نیروی رانش مناسب را بر اساس آن تولید کنند.

در مطالعه اخیر خود، محققان همچنین شبکه‌های عصبی مصنوعی را برای پیش‌بینی دقیق نیروی رانش آیرودینامیکی تولید شده توسط غشای بال مبتنی بر سیلیکون پهپاد آموزش دادند. سپس آنها یک استراتژی کنترل هماهنگی بال-رانش (TWCC) ایجاد کردند که از پیش‌بینی‌های شبکه عصبی برای کنترل بهینه غشای بال و موتورها استفاده می‌کند و اجرای قابل اعتماد مانورهای مورد نظر را ممکن می‌سازد.

محققان می‌گویند: یکی دیگر از دستاوردهای کلیدی کار ما، توسعه یک سیستم سخت‌افزاری است که امکان استقرار و جمع شدن سریع بال‌های سیلیکونی را فراهم می‌کند، در حالی که فرم کوادروتور معمولی را حفظ می‌کند.

آنها می‌افزایند: در مجموع، چارچوبی را پیشنهاد کردیم که قادر به کنترل همزمان غشای بال سیلیکونی - با آیرودینامیک پیچیده و غیر قابل پیش‌بینی تحلیلی آن - و موتورهای پهپاد و نمایش ردیابی مسیر با عملکرد بالا و اجتناب از موانع بر روی سخت‌افزار واقعی است.

نکته قابل توجه این است که عملکرد این پهپاد الهام گرفته از سنجاب پرنده صرفاً توسط یک تراشه MCU داخلی، بدون نیاز به سیستم‌های محاسباتی یا ارتباطی خارجی پشتیبانی می‌شود. دلیلش این است که الگوریتمی که امکان مانورپذیری بالای آن را فراهم می‌کند، هم سبک و هم از نظر انرژی کارآمد است.

در آینده، پهپاد جدید می‌تواند بیشتر بهبود یابد و در طیف وسیع‌تری از تنظیمات و سناریوها آزمایش شود. در نهایت، می‌تواند به حل بسیاری از مشکلات دنیای واقعی کمک کند. برای مثال، کمک به کاربران برای نظارت از راه دور بر محیط‌های طبیعی و مصنوعی، انجام ماموریت‌های جست‌وجو و نجات، ضبط فیلم برای فیلم‌ها یا انجام عملیات دفاعی.

لی، کانگ و هان افزودند: ما اکنون قصد داریم قابلیت‌های بیشتری را با الهام از سنجاب‌های پرنده واقعی پیاده‌سازی کنیم. به طور خاص، هدف ما مطالعه رفتار پروازی پهپاد سنجاب پرنده و توسعه نوعی ارابه فرود و استراتژی‌های کنترلی است که پهپاد را قادر می‌سازد به سرعت سرعت خود را کاهش داده و روی دیوارها یا درختان فرود آید، مشابه نحوه فرود سنجاب‌های پرنده واقعی.

انتهای پیام/