آشنایی با گستره کاربرد روبات های پرنده

جاسوسی اولین ماموریت آنها است

به زودی نه تنها در عرصه نظامی بلکه در عملیات های امداد و کمک رسانی به مردم نیز از حشرات کوچک روباتیک که (Micro Air Vehicle) MAV نامیده می شوند، استفاده خواهد شد. وزارت دفاع ایالات متحده تاکنون بیش از سی میلیون دلار برای طراحی و ساخت این روبات های کوچک هزینه کرده است. از آنجا که استفاده از این روبات های کوچک، بهترین راه حفاظت نیروها از خطرات موجود در عملیات های شناسایی است، سازمان پروژه های تحقیقات دفاع پیشرفته ایالات متحده (DARPA) از چندین گروه تحقیقاتی برای ساخت روبات هایی که طول، عرض و ارتفاع شان کمتر از 20 سانتی متر باشد، حمایت مالی به عمل آورده است. در واقع این روبات های پرنده، کوچک ترین هواپیماهای بدون سرنشین هستند که تاکنون ساخته شده اند. این روبات های کوچک پرنده به تقلید از حرکات پرواز و نحوه بال زدن برخی از حشرات (از جمله سنجاقک، زنبورعسل و مگس) طراحی شده اند. به طور مثال پرواز مگس نکات بسیار زیادی از علم هوانوردی را به بشر یاد می دهد که بسیاری از آنها را نمی توان با بررسی بال های ثابت هواپیماها یاد گرفت زیرا اصول و قواعد پرواز حشرات و حرکت بال های آنها، از اصول و قواعد موجود برای پرواز با بال های ثابت هواپیما متفاوت است. «مایکل دکینسون» استاد زیست شناسی دانشگاه برکلی کالیفرنیا در این زمینه می گوید؛«می توان به سادگی ثابت کرد که زنبورعسل هرگز پرواز نمی کند چرا که اگر تئوری بال های ثابت را در مورد بال های حشرات هم به کار بریم می توان محاسبه کرد که پرواز این حشرات غیرممکن است، بنابراین به طور حتم باید از تئوری دیگری درباره اثبات چگونگی پرواز این حشرات استفاده کرد.» پروفسور دکینسون یکی از اعضای گروه مربوط به برنامه MFI یا حشرات پرنده میکرومکانیکی است. وظیفه دکینسون و همکارانش در این پروژه، ساخت روبات های کوچک پرنده یی است که از اصول پرواز حشرات در طراحی آنها استفاده شده است. این پروژه با همکاری سازمان طرح های تحقیقاتی دفاع پیشرفته در حال انجام است. حشره روباتیکی که اعضای برنامه تحقیقاتی MFI (پرنده میکرومکانیکی) آن را طراحی کرده اند و به زودی ساخت آن به اتمام می رسد، تنها 15 تا 25 میلی متر عرض خواهد داشت که حتی از اندازه های مورد نظر سازمان برنامه های تحقیقاتی هم کوچک تر است و در آن از بال های ثابت استفاده نشده است. شاید جالب باشد که بدانید هواپیما نیروی لازم برای بلند شدن از زمین را به دلیل وجود جریان هوای سریع تر در بالای بال ها نسبت به قسمت پایینی آنها تولید می کند. این سیستم در هواپیماها به «آیرودینامیک دائمی» معروف است. ولی بدون شک هیچ زنبور یا سنجاقکی از چنین سیستمی برای پرواز استفاده نمی کند زیرا بال های آنها همواره در حرکت است. به گفته «جان وانگ» فیزیکدان کالج مهندسی کورنل امریکا، برعکس پرواز هواپیماهای با بال ثابت، حشرات در میان انبوهی از حلقه های جریان هوا که با حرکت دادن بال هایشان تولید کرده اند، پرواز می کنند. جریان هوای موجود در این حلقه ها در جهت مخالف جریان هوای اصلی حرکت می کند و در اصل همین حلقه های جریان هوا هستند که به حشرات قدرت پرواز می دهند. دکینسون همچنین معتقد است که درک مکانیسم پرواز حشرات و بهره گیری از آن در ساخت حشرات روباتیک بسیار مفید بوده است. در حال حاضر دو پروژه بزرگ «روبات های پرنده» تحت حمایت مالی آژانس تحقیقات دفاع پیشرفته در حال انجام است و مراحل پایانی ساخت را می گذراند. یکی از این پروژه ها برنامه گروه پروفسور دکینسون است و طرح دیگر را پروفسور «رابرت میشلسن» هدایت می کند. یعنی دقیقاً زمانی که دکینسون در حال ساخت حشرات میکرومکانیکی در دانشگاه کالیفرنیا بود، رابرت میشلسن هم در مجتمع فناوری «جورجیا» مشغول فعالیت روی پروژه انتومپتر بود. در اواسط سال 2000 میلادی اداره ثبت اختراعات فنی ایالات متحده (IEEE) روبات الکترومکانیکی چندمنظوره رابرت میشلسن را با نام «انتومپتر» و به نام موسسه فنی جورجیا به ثبت رساند. این روبات پرنده به منظور فعالیت در محیط های نظامی و همچنین کمک رسانی و با الهام از نوع باز و بسته کردن بال پرندگان طراحی شده بود. روبات الکترومکانیکی انتومپتر از یک واکنش شیمیایی نیرو می گیرد. به این شکل که یک سوخت در داخل بدنه آن ریخته شده و به وسیله آن یک واکنش شیمیایی رخ داده و گازی آزاد می شود. فشار حاصل از این گاز به پیستون داخل بدنه که به بال ها متصل است نیرو وارد کرده و باعث به حرکت درآمدن بال ها می شود. ضمن اینکه قسمتی از گاز هم از راه دریچه موجود در بال ها خارج می شود. در حال حاضر این روبات پرنده با توجه به تغییراتی که در آن ایجاد شده کمتر از 20 سانتی متر پهنای بال دارد. در وسیله یی با این ابعاد هر قسمت باید وظیفه خاصی انجام دهد. به طور نمونه یک آنتن رادیویی که به این وسیله وصل است در عین حال که عامل ایجاد تعادل در هنگام پرواز آن است، کار مخابراتی و دریافت پیام را هم انجام می دهد یا پاهای این روبات که علاوه بر تعادل، وسیله یی برای ذخیره سوخت هم هست. سازمان تحقیقات دفاع پیشرفته تاکنون بیش از سی میلیون دلار برای ساخت حشرات روباتی، سرمایه گذاری کرده است. محققان برای ساخت این روبات ها آزمایش های بسیاری برای شناخت نوع پرواز حشرات انجام دادند. به طور مثال حسگرهایی برای اندازه گیری نیروی بال ها به آنها متصل شده است. محرک فیزوالکتریک که باعث به حرکت درآوردن بال ها خواهد شد، با انرژی خورشید فعال می شود. این روبات های پرنده اکنون مراحل پایانی آزمایش های خود را طی می کنند و توانسته اند بیش از 90 درصد از نیرویی را که برای پرواز نیاز دارند به وسیله عملکرد بال های خود به دست آورند. گام بعدی در کامل تر ساختن این روبات اضافه کردن بخش کنترل پرواز و ارتباط برای کنترل از راه دور آن بود. بدون شک با توجه به حمایت هایی که سازمان تحقیقات دفاع پیشرفته از این طرح به عمل آورده است، اولین استفاده از این روبات ها در عملیات های جاسوسی خواهد بود. از این حشرات روباتی می توان در ماموریت های شناسایی استفاده کرد که به وسیله سربازان کنترل می شوند. از این روبات ها فقط برای تصویربرداری از تحرکات نیروهای دشمن استفاده نمی شود بلکه می توان روی تانک، نفربر یا هر وسیله نظامی دیگری یک برچسب الکترونیکی نصب کرد تا نیروهای خودی به راحتی آنها را هدف بگیرند. پیشرفت های حاصل شده در میکروتکنولوژی، به خصوص در زمینه سیستم های میکروالکترومکانیکی باعث قدرتمند تر شدن این روبات ها شده است. به طور مثال میکروسیستم هایی مانند دوربین های ccd-array، حسگرهای کوچک مادون قرمز و نیز ردیاب های کوچک با ظرافت خاصی به سادگی در ساختار این روبات ها جای گرفته اند. ضمن اینکه این روبات ها باید برای عملکرد عالی، دارای دامنه پروازی معادل 10 کیلومتر باشند و محدودیتی برای پرواز در شب نداشته باشند و حداقل یک ساعت در آسمان پرواز کنند. ضمن اینکه سرعت ایده آل برای آنها حدود 70 تا 100 کیلومتر در ساعت است. این پرنده های کوچک روباتی به وسیله ایستگاه های زمینی که به آنتن های مخصوصی برای هدایت آنها مجهز هستند، کنترل می شوند. فعالیت این روبات ها تنها در عرصه نظامی نیست بلکه قرار است نسل جدید کاوشگران فضا نیز باشند. در واقع سازمان فضایی ناسا به قدرت و توانایی های آنها پی برده است و به منظور استفاده از آنها به عنوان کاوشگر در مریخ از موسسه تحقیقاتی جورجیا، حمایت مالی به عمل آورده است. حشرات روباتی مزیت های بسیار زیادی برای استفاده در امور فضایی برای ناسا خواهند داشت. البته انتومپترها برای استفاده در مریخ باید در اندازه یی بزرگ تر ساخته شوند و پهنای بال آنها هم حداقل یک متر باشد تا بتوانند در اتمسفر مریخ به پرواز درآیند. این حشرات روباتی پس از وقوع بلایای طبیعی مانند سیل، زلزله و... نیز کاربردی فوق العاده خواهند داشت. به این دلیل که به کمک اندازه کوچک خود به راحتی بر فراز مناطق آسیب دیده به پرواز درمی آیند و می توانند به مکان هایی که هیچ چیزی نمی تواند در آن نفوذ کند، رفته و به جست وجوی افراد آسیب دیده بپردازند. از دیگر کاربردهای مهم این روبات های پرنده کنترل ترافیک در شهرهای پرجمعیت است. ضمن اینکه در گشت زنی های مرزی و عملیات های مهم پلیسی بسیار قابل اعتماد هستند. ظهور این روبات های پرنده موجب کاهش حضور انسان ها در محیط های پرخطر شده و ماموریت های خطرناک به ویژه امدادرسانی در مناطق تخریب شده برعهده این میکروروبات ها خواهد بود. Populartechnology.com یا روزنامه اعتماد۲/۱۰