Những chiếc drone (máy bay không người lái) có thể vận chuyển hàng hóa tận nhà sẽ là tương lai không xa với nghiên cứu của nhóm sinh viên Viện Hàng không Vũ trụ Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN.
Giao hàng nhanh chóng, đúng giờ
Nhóm sinh viên K63AE của Viện Hàng không Vũ trụ vừa thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo drone mang vật phẩm 1kg hạ cánh tự động” với sự hướng dẫn của TS Nguyễn Hoàng Quân, Giảng viên Trường ĐH Công nghệ.
Sinh viên Trần Quang Đạt, đại diện nhóm chia sẻ, ý tưởng đề tài xuất phát từ thực trạng giao hàng chậm trễ do giao thông đường bộ ùn tắc và chi phí vận chuyển tăng do giá nhiên liệu cao, trong khi đường không vẫn còn bỏ ngỏ. Đây là lĩnh vực đầy tiềm năng cần được khai thác, vì vậy nhóm đã quyết định thực hiện đề tài trên.
Máy bay không người lái do nhóm thiết kế gồm các thiết bị như: Hệ thống điều khiển cân bằng, hệ thống dẫn đường, xác định chính xác vị trí RTK, cảm biến xác định độ cao và cho phép mang 1kg với vận tốc 8m/s.
Bên cạnh đó, sản phẩm của nhóm còn được trang bị một máy tính nhúng Rasperry Pi 4 nhằm tính toán các thông số và xử lý các dữ liệu trực tiếp một cách mạnh mẽ và chính xác hơn. Đồng thời, nhóm đã mô phỏng tính toán cho thiết bị có thể hoạt động trong điều kiện gió lớn với mức kháng gió ở cấp độ 5.
Trên thế giới, mô hình drone mang vật nặng 1kg dùng để giao hàng đã xuất hiện tại một số quốc gia. Ở Việt Nam, drone chỉ phổ biến trong lĩnh vực quay phim, chụp ảnh hay canh tác nông nghiệp.
Trong quá trình nghiên cứu, khó khăn lớn nhất của nhóm là nơi thử nghiệm. Ngoài việc tuân thủ các quy định về thiết bị bay, nhóm phải thực hiện trên nhiều điều kiện địa hình khác nhau để xử lý các vấn đề thiết bị bay gặp phải. May mắn là được sự hỗ trợ chuyên môn của TS Nguyễn Hoàng Quân và Viện Công nghệ Hàng không Vũ trụ, quá trình thử nghiệm cũng được hoàn thiện.
“Đây là mô hình còn rất mới mẻ và chưa được nghiên cứu. Nếu được triển khai vào thực tiễn sẽ là bước tiến lớn cho ngành chuyển phát ở nước ta, giúp giảm thời gian giao hàng, hạn chế ùn tắc giao thông, tiết kiệm chi phí, giảm phụ thuộc vào yếu tố con người và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Quan trọng là, chúng ta có thể làm chủ công nghệ và làm nền tảng phát triển các công nghệ khác”, Quang Đạt chia sẻ.
 |
Máy bay không người lái có thể mang theo hàng hóa nặng 1kg của nhóm sinh viên. |
Tối ưu thuật toán để drone nhẹ nhất có thể
Quang Đạt cho biết, sản phẩm mà nhóm nghiên cứu thực hiện đáp ứng những tiêu chí về giá thành rẻ, nguyên vật liệu phổ biến và dễ dàng vận hành cho người sử dụng. Đó là điểm vượt trội mà các thành viên tham gia nghiên cứu, chế tạo hướng tới. Trong tương lai, thiết bị có thể ứng dụng để giao hàng nhanh, vận chuyển thiết bị cấp cứu khẩn cấp ở những vùng khó khăn, cứu trợ lương thực cho người dân vùng thiên tai, bão lũ, sạt lở đất.
Theo nhóm nghiên cứu, với bài toán kết cấu, từ kết quả của hệ thống phân tích Static Structure (ANSYS), nhóm nghiên cứu đề xuất quy trình tính toán tối ưu khung drone, giúp khung nhẹ hơn so với mẫu ban đầu 16%, khả năng chịu lực phân bổ đồng đều, không xuất hiện ứng suất cục bộ.
Quy trình lắp ráp, tích hợp, kiểm thử (AIT) được tuân thủ nghiêm ngặt để xây dựng thành công mẫu drone mang tối đa 1kg vật nặng, tầm bay 3km với độ sai số 0,1mm trần bay dưới 50m, tốc độ dịch chuyển lớn nhất 8m/s.
Ở bài toán điều khiển, nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công thuật toán điều khiển hạ cánh tự động trên các mặt phẳng có độ cao khác nhau. Với kết quả đạt được, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tập trung đánh giá tính ổn định trong quá trình hoạt động của mẫu drone này để có thể áp dụng được kết quả nghiên cứu vào thực tế.
TS Nguyễn Hoàng Quân đã động viên nhóm tham gia hội nghị khoa học sinh viên cấp Viện. Hy vọng thành công này sẽ mở ra những hướng nghiên cứu mới, tăng được sức vận chuyển và rút ngắn được thời gian.
Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo drone mang vật phẩm 1kg hạ cánh tự động” được nhóm nghiên cứu trong vòng 2 năm. Quá trình nghiên cứu này giúp nhóm thu nhận thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm mới về máy bay không người lái, đặc biệt là quy trình phát triển drone.
Với vốn kinh nghiệm tích lũy được khi nghiên cứu, chế tạo trước đó nên khi bắt tay vào nghiên cứu drone giao hàng, mọi công việc diễn ra nhanh chóng và suôn sẻ hơn rất nhiều.
Trong thời gian tới, nhóm sẽ tiếp tục đầu tư vào các trang thiết bị, linh kiện, khắc phục một số tồn tại và cố gắng để đưa ra sản phẩm có tính hoàn thiện cao nhất. Từ những nghiên cứu này có thể hình thành nên những nhóm sinh viên sáng tạo, cho ra đời những sản phẩm công nghệ phục vụ nhu cầu thiết thân của cuộc sống.
