در این مقاله قصد داریم وضعیت بازار هواپیماهای بدون سرنشین، راهکارهای فراهم شده برای بهبود عملکرد و قابلیت‌های صنعت پرواز خودکار و فناوریهای ارائه شده در این زمینه در گردهم‌آیی سالانه Xponential 2017 را بررسی کنیم. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
داستان JD Claridge وضعیت فعلی صنعت هواپیماهای بدون سرنشین را تجسم می‌کند. Claridge، بنیانگذار xCraft، نخستین شرکت کننده در Shark Tank (یک برنامه تلویزیونی) است که توجه بیشترین سرمایه‌گذاران را از این برنامه جلب کرد. Xponential 2017، گردهم‌آیی سالانه سامانه‌های یکپارچه وسایل نقلیه بدون سرنشین (AUVSI) است. Claridge در حاشیه این گردهم‌آیی اظهار کرد که چگونه صنعت هواپیماهای بدون سرنشین از زمان ظهور او در تلویزیون رشد کرده است.
Claridge از موارد نگهدارنده تلفن همراه که به هواپیماهای بدون سرنشین تبدیل شده (با نام مستعار phonedrone) برای حل مشکلات بحرانی بهره برده است. عصر پرواز مستقل، نزدیک است و صنعت هواپیماهای بدون سرنشین در نهایت از دوره نقاهت پس از ویدئوهای کیکاستارتر بیرون آمده است. (به Lily، کلاهبرداری ۳۴ میلیون دلاری هواپیماهای بدون سرنشین مراجعه کنید). نقطه اتکای xCraft، وزن کم و کارآمدی است. هواپیمای بدون سرنشین xCraft نمونه‌ای از بازار تکامل یافته این فناوری است. در طول سه روز برگزاری Xponential 2017، چند اعلامیه گسترده بین مدافعان صنعت فناوری و استارت‌آپ‌های حمل و نقل هوایی ایجاد شد. آخرین نسخه xCraft با استفاده از شبکه‌های مش Rajant، دسته‌ای از هواپیماهای بدون سرنشین را با یک کنترلر هدایت می‌کند. Rajant یک رهبر در شبکه‌های بیسیم صنعتی است. پرواز به طور همزمان چندین هواپیمای بدون سرنشین کاربران را قادر می‌سازد محدودیت زمان پرواز باتری‌های لیتیومی را به بیشترین مقدار برسانند و مناطق بیشتری را در یک مأموریت واحد پوشش دهند.
Bob Schena، مدیر عامل شرکت Rajant، گفت: «در حال حاضر فناوری شبکه Rajant این امکان را برای یک خلبان فراهم می‌کند تا به طور همزمان بسیاری از هواپیماها با زمان پرواز ۴۵ دقیقه را کنترل کند. ما از همکاری با xCraft خشنود هستیم. و هوش، تحرک و استقلال بیشتر را به زیرساخت‌های ارتباطی پهپادها آورده‌ایم و فواصل هوایی بیشتری را حین حمایت از محموله‌های مختلف هواپیماهای بدون سرنشین پوشش می‌دهیم».
از ابتدا باتری‌ها، اساس صنعت هواپیماهای بدون سرنشین کوچک بوده است. در حالی که صنعت هواپیماهای بزرگ بالدار به شدت متکی بر سوخت‌های فسیلی است، هواپیماهای بدون سرنشین مالتی روتور با مأموریت‌های کوتاه‌تر از ۴۵ دقیقه با باتری کار می‌کنند. نوآورانی همچون Claridge موجب ایجاد روش‌هایی برای ایجاد موج جدیدی از راهکارهای خلاقانه می‌شوند:
بال‌های خورشیدی
ایرباس محصولات هواپیمای بدون سرنشین Zephyr و HAPS (High Altitude Pseudo-Satellite) که بال‌های آنها از انرژی خورشیدی تغذیه می‌کنند را به نمایش گذاشت. پهپاد Zephyr می‌تواند برای ماه‌ها پرواز کند و هزاران تن سوخت صرفه جویی کند. HAPS نیز تعدادی از گزینه‌های ظرفیت ترابری سبک از ارتباطات صوتی تا اینترنت مداوم با نظارت در زمان واقعی را فراهم می‌کند. تنها شرکت ایرباس راهکارهای خورشیدی را ارائه نمی‌دهد. تعداد انگشت‌شماری از نوکیسه‌های چینی و عرضه کنندگان سلول‌های خورشیدی برای هواپیماها نیز وجود دارد.
راهکار سوخت‌های ترکیبی
در استارت‌آپ Pavilion، ویلیام فردریکز از شرکت هواپیمایی پیشرفته (AAC) یک فناوری نو را با استفاده از ترکیب سوخت دیزل و باتری‌های لیتیومی با بال‌های ثابت انعطاف‌پذیر و مالتی روتورها که بیش از ۳ ساعت پرواز می‌کنند را به نمایش گذاشت. نمونه اولیه AAC، با نام Hercules (تصویر بالا) به طور قابل ملاحظه‌ای سبک و سریع است. فردریکز یک طراح هواپیما و دارای ۱۲ طرح پروازی موجود در هوا است، از جمله Greased Lightning ناسا که به نظر می‌رسد بسیار شبیه Osprey بوئینگ است. Hercules برای فروش و استفاده در موارد متعدد از جمله کشاورزی و تحویل بسته در وب سایت این شرکت در دسترس است. جالب است بدانید که چند ردیف از غرفه‌های فردریکز برای کارفرمای سابق خود، ناسا بود که Autonomy Incubator جدید آنها را برای سامانه‌های هوشمند پرواز ترویج می‌داد.
پرواز و فرود عمودی
کارآفرینان افزون بر راهکارهای سوخت ترکیبی، اندیشیدند که روش‌های جدیدی را راه‌اندازی کنند. Hercules محصول AAC و خط تجاری XCraft از هواپیماهای بدون سرنشینی هستند که به صورت عمودی بلند می‌شوند تا مقاومت هوا و مصرف انرژی را کاهش دهند. استارت‌آپ استرالیایی Iridium Dynamics این رویکرد را به یک سطح جدید با نتایج شگفت آور تبدیل می‌کند. این هواپیمای دارای بال، Halo، با استفاده از اختراع «رانش شناور» با کمترین توان به صورت عمودی بالا می‌رود. این هواپیمای بدون سرنشین دارای دو روتور برای پرواز افقی است. Dion Gonano، مهندس سامانه‌های کنترلی می‌گوید که این هواپیما می‌تواند بیش از ۲ ساعت پرواز کند. همچنین Halo با یک بازوی مکانیکی ثابت به صورت عمودی روی زمین فرود می‌آید. در حالی که وب سایت این شرکت تعدادی از برنامه‌های کاربردی تجاری را برای این فناوری فهرست کرده است، اما هنوز مشخص نیست که آنها این فناوری را آزمایش کرده‌اند یا نه.
کارآیی شارژ جدید
پیش از Xponential، شرکت WiBotic مستقر در سیاتل از تأمین پشتوانه مالی برای نسل بعدی فناوریهای شارژ باتری خود خبر داد. این شرکت یک نگرش جدید برای شارژ القایی بیسیم برای رباتیک ایجاد کرده است. چارچوب شارژ القایی بیسیم آن شامل یک ویژگی تشخیص خودکار است که می‌تواند شارژ مجدد را هنگامی که ربات وارد محدوده ایستگاه می‌شود، حتی در طول پرواز آغاز کند. به گفته دکتر Ben Waters، مدیر عامل این شرکت، این روش شارژ سریع‌تر از راهکارهای سنتی است که در حال حاضر در بازار وجود دارد. دکتر Waters مجموعه‌ای از ابزار نرم‌افزاری که بر عملکرد باتری نظارت دارد و یک چارچوب مدیریت کامل انرژی برای مشتریان فراهم می‌کند. WiBotic در حال حاضر فناوریهای خود را به مشتریان تجاری در بخش های انرژی و امنیتی ارائه می‌دهد. WiBotic نخستین چارچوب شارژ القایی است. دیگر شرکت‌های نوآور روش‌های مبادله باتری را ایجاد کرده‌اند. Airobotics که در حال حاضر در نیروگاهی در اسرائیل مستقر شده است، شامل یک بازوی رباتیک است که در داخل آشیانه قرار دارد و خدمات پرواز را با تعویض کردن محموله و باتری ربات انجام می‌دهد:
کاهش وزن بار
افزون بر طراحی هواپیما، وزن محموله یک عامل بزرگ و مهم در تخلیه باتری است. روند رشد در صنعت، اندازه و هزینه اجزا را کاهش می‌دهد. در نهایت، مأموریت یک هواپیمای بدون سرنشین به طور مستقیم نوعی محموله از دوربین‌های مربوط به جمع‌آوری تصاویر تا اندازه گیری‌های دقیق با استفاده از حسگرهای تشخیص محدوده (یا LIDAR) است. لیدار در خودروهای بدون راننده برای ارائه دقیق‌ترین موقعیت به ربات در یک منطقه شلوغ استفاده می‌شود.
با این حال، لیدار در حال حاضر برای بررسی بسیاری از مالتی روتورها بسیار گران قیمت و بزرگ است. Chris Brown از Z-Senz، دانشمند سابق مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST)، امیدوار است چشم انداز هواپیماهای بدون سرنشین با حسگر کوچک لیدار تغییر کند. حسگرهای کوچک شده Brown، با نام SKY1، مزایای عمده‌ای برای اندازه، وزن و مصرف توان بدون از دست دادن دقت سنجش از راه دور ارائه می‌دهد. اخیراً یک مطالعه برآورد کرده که بازار لیدار به بیش از ۵ میلیارد دلار تا سال ۲۰۲۲، با VELODYNE و Quanergy که در حال حاضر سرمایه‌گذاری قابل توجهی را جلب کرده‌اند، دست پیدا کند. شرکت Z-Senz در تلاش است لیدارهای جدید را تا سال ۲۰۱۸ به صورت تجاری در دسترس قرار دهد.
لیدار تنها روش اندازه‌گیری نیست، راهکارهای تعیین موقعیت جهانی (GPS) به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. دو نفر از فینالیست‌های Xponetial Startup Showdown روی کاهش اندازه تراشه GPS و افزایش قابلیت‌های آن متمرکز شده بودند. Inertial Sense یک تراشه تولید کرده است که به اندازه یک سکه است و قادر به پناه دادن یک واحد اندازه گیری حرکتی (IMU)، یک سامانه جهت-حالت مرجع (AHRS) و یک سامانه ناوبری اینرسی (INS) است. وب سایت آنها ادعا می‌کند «الگوریتم‌های پیشرفته، خروجی حسگرهای اینرسایی MEMS ، مغناطیس سنج، فشار هوا و یک گیرنده GPS با حساسیت بالا را برای ارائه سریع، دقیق و قابل اعتماد جهت، سرعت و موقعیت حتی در پویاترین محیط‌ها ترکیب می‌کند». تراشه و لوازم جانبی ناوبری در فروشگاه الکترونیکی این شرکت موجود است.
برنده مسابقه startup showdown، استارت‌آپ uAvionix، یکی از پیشگامان توسعه ارتباطات هوایی برای پرواز هر دو وسایل نقلیه سرنشین دار و بدون سرنشین است. ادعا می‌شود که فرستنده و گیرنده جدید آنها کوچکترین، سبک‌ترین و مقرون به صرفه ترین در بازار است. uAvionix سامانه Ping Network System را ارائه داد که موجب کاهش وزن به طور متوسط ۴۰ درصدی نسبت به نصب و راه‌اندازی دو قطعه می‌شود. همچنین ادعا شده که دقت ارتفاع سنج محصولات Ping فراتر از ۸۰۰۰۰ فوت است.
Paul Beard، مدیر عامل شرکت uAvionix، گفت: «مشتریان ما درخواست راهکاری حتی کوچکتر و سبکتر داشتند؛ یکپارچه‌سازی فرستنده و گیرنده، گیرنده GPS، آنتن GPS و حسگرهای فشار هوا موجب آسان‌تر شدن نصب و راه اندازی و کاهش وزن و توان مصرفی مورد نیاز و در نتیجه زمان پرواز طولانی‌تر می‌شود».
بیشتر بخوانید:
>>آزمایش موفقیت آمیز سامانه‌ی کنترل ترافیک هوایی پهپادها
>>برترین ربات‌ها و پهپادهای نمایشگاه بین المللی CES 2017
>>Fleye، نسل جدید هواپیماهای بدون سرنشین
منبع: robohub
استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است.