تا به حال وزارت دفاع ايالات متحده بيش از 50 ميليون دلار براي طراحي و ساخت اين روبوت‌هاي كوچك هزينه كرده است، چرا كه استفاده از اين روبوت‌هاي كوچك ساخته دست بشر، بهترين راه براي حفاظت سربازان از خطرات موجود در عمليات‌هاي مختلف دشمن است.
آژانس پروژه‌هاي تحقيقاتي دفاعي پيشرفته ايالات متحده معروف به DARPA از چندين تيم تحقيقاتي مختلف براي ساخت MAVهايي كه طول، عرض و ارتفاع آنها بيش از 20 سانتيمتر نباشد پشتيباني مالي به عمل آورده است.
اين روبوت‌هاي كوچك پرنده، كوچك‌ترين هواپيماهاي بدون سرنشين (UCAV) در جهان خواهند بود كه تا به حال ساخته شده است.نمونه‌هايي از اين روبوت‌هاي پرنده كوچك، به تقليد از حركات پروازي و نحوه بال زدن حشرات مشخصي در حال طراحي هستند.
اين حشرات شامل مگس‌ها، زنبورها و سنجاقك‌ها هستند. به طور مثال پرواز مگس نكات بي‌شماري از هوانوردي را به بشر مي‌‌آموزد كه همه آنها به وسيله مطالعه بال‌هاي ثابت هواپيما يادگرفتني نيست، زيرا اصول و قواعد پرواز حشرات و بال‌هاي متحرك آنها از اصول و قواعد موجود براي پرواز با بال‌هاي ثابت هواپيما كاملا متفاوت است.
پروفسور «مايكل ديكسون» زيست‌شناس دانشگاه بركلي كاليفرنيا در اين زمينه مي‌‌گويد: «مي‌‌توان ثابت كرد كه يك زنبورعسل نمي‌تواند پرواز كند، زيرا اگر تئوري بال‌هاي ثابت را در مورد بال‌هاي حشرات هم استفاده كنيم مي‌‌توان به اين نتيجه رسيد كه پرواز اين حشرات تقريبا غيرممكن است. بنابراين حتما بايد از تئوري ديگري در مورد اثبات چگونگي پرواز اين حشرات استفاده كرد.»
پروفسور ديكسون يكي از اعضاي پروژه حشرات ميكرومكانيكي (MFI) در كاليفرنياست. وظيفه او و همكارانش در اين پروژه ساخت روبوت‌هاي كوچك پرنده‌اي است كه از اصول پروازي حشرات در طراحي آنها استفاده شده است. اين پروژه با همكاري سازمان‌هاي بشردوستانه و همچنين پنتاگون، مراحل پاياني خود را سپري مي‌‌كند.
حشره روبوتيكي كه پرنده ميكورمكانيكي يا MFI نام دارد تنها 15 تا 25 ميليمتر عرض خواهد داشت و با اين حساب كوچكتر از حد و اندازه مشخص شده حشرات روبوتيك MAV ساخت آژانس پروژه دفاعي است و در آن از بال‌هاي ثابت هم خبري نيست.
همانطور كه مي‌‌دانيد هواپيماها نيروي لازم براي بلندشدن از زمين را به سبب وجود جريان هواي سريع‌تر در بالاي بال‌هاي خود نسبت به قسمت پاييني بال توليد مي‌‌كنند. ولي كاملا مشخص است كه مگس‌ها، زنبورها و ديگر حشرات از چنين قاعده‌اي در پرواز خود استفاده نمي‌كنند، زيرا بال‌هاي آنها همواره در حركت و جنب و جوش است.
«جين وانگ» فيزيكدان كالج فني دانشگاه استنفورد مي‌‌گويد: «برخلاف پرواز هواپيماهاي با بال ثابت،حشرات در ميان انبوهي از حلقه‌هاي جريان هوا كه به وسيله حركت دادن بال‌هايشان به وجود آمده‌اند، پرواز مي‌‌كنند. جريان هواي موجود در اين حلقه‌ها در جهت مخالف جريان هواي اصلي حركت مي‌‌كند و در واقع همين حلقه‌ها هستند كه حشرات را بالا نگه مي‌‌دارند.»
همچنين به اعتقاد آقاي ديكسون، پي بردن به مكانيسم پرواز حشرات و بهره‌گيري از آن در ساخت حشرات كوچك روبوتيك،بسيار مفيد خواهد بود ولي ساخت چنين روبوت‌هايي نياز به زمان دارد.
در حال حاضر دو پروژه بزرگ حشرات روبوتيك (MAV) كه تحت حمايت‌هاي مالي وزارت دفاع ايالات متحده است، مراحل پاياني خود را مي‌‌گذراند و در ساخت آنها از اصول پرواز حشرات الهام گرفته شده است.
يكي از اين پروژه‌ها مربوط به آقاي ديكسون و همكارانش در دانشگاه كاليفرنياست كه حشرات ميكرومكانيكي MFI را مي‌‌سازند و ديگري پروژه‌اي است كه در آن پروفسور «رابرت ميشلسن» و همكارانش در موسسه فناوري جورجيا در حال ساخت حشره الكترومكانيكي معروف به انتوموپتر (Entomopter) است.
در سال 2000 ميلادي اداره ثبت اختراعات ايالات متحده حشره الكترومكانيكي چندمنظوره رابرت ميشلسن را با نام «انتوموپتر» و به نام شركت تحقيقات تكنولوژيكي جورجيا به ثبت رساند.
اين حشره روبوتيك به منظور فعاليت در محيط بسته طراحي شده بود و در ساخت آن از نحوه پرواز حشرات و باز و بسته كردن بال حشرات الهام گرفته شده بود. اين پروژه هم اكنون به طرز حيرت‌انگيزي توسعه داده شده و انتوموپتر مي‌‌تواند در محيط‌هاي باز و مكان‌هايي كه انسان‌ها قادر به رفتن در آن نيستند،نفوذ كرده و اطلاعات ارسال كند.
حشره الكترومكانيكي «انتوموپتر» به وسيله يك واكنش شيميايي انرژي مي‌‌گيرد. به اين ترتيب كه مقداري سوخت در داخل بدنه آن ريخته شده كه در اثر آن يك واكنش شيميايي رخ مي‌‌دهد و گازي آزاد مي‌‌شود.
فشار حاصل از اين گاز به پيستون داخلي بدنه كه به بال‌ها متصل است، نيرو وارد كرده و موجب مي‌‌شود تا آنها به سرعت به حركت درآيند. قسمتي از گاز به وسيله دريچه موجود در بال‌ها خارج مي‌‌شود و نيروي لازم روي حركت هر كدام از بال‌ها را تغيير مي‌‌دهد تا به وسيله اين عمل، روبوت انتوموپتر بتواند پرواز كند.
در حال حاضر اين حشره روبوتيك كمتر از 20 سانتيمتر پهناي بال دارد. در وسيله‌اي با اين ابعاد، هر قسمت بايد وظايف چندگانه‌اي انجام دهد.
براي نمونه يك آنتن راديويي كه به پشت انتوموپتر متصل است،علاوه بر دريافت اطلاعات در عين حال يك وسيله ايجاد تعادل در هدايت آن هم محسوب مي‌‌شود يا قسمتي از بدنه اين روبوت مي‌‌تواند با ذخيره سوخت در خود باعث حفظ تعادل در حين پرواز شود.
دولت ايالات متحده تا به امروز ده‌ها ميليون دلار در پروژه روبوتيك دانشگاه بركلي كاليفرنيا سرمايه‌گذاري كرده است تا روبوت پرنده‌اي در اندازه يك زنبورعسل بسازد.
مهم‌ترين گام در اين پروژه اضافه كردن بخش‌هاي كنترل پرواز، به منظور تكميل سيستم كنترل از راه دور اين روبوت است.بدون شك اولين استفاده از اين حشره‌هاي روبوتيك در ميدان‌هاي نبرد و به عنوان هواپيماهاي كوچك جاسوسي خواهدبود.
وزارت دفاع ايالات متحده همواره در فكر ساخت حشره روبوتيكي بود كه بتواند ماموريتهاي شناسايي را به دقت انجام داده و به وسيله سربازان از روي زمين قابل كنترل باشد.
اين روبوت‌هاي پرنده كوچك فقط به منظور تصويربرداري از تحركات دشمن به كار گرفته نخواهند شد بلكه اين توانايي را دارند كه روي يك تانك، نفربر يا هر وسيله نظامي ديگر دشمن نشسته و يك برچسب الكترونيكي روي آن بزنند، در اين صورت هدف‌گيري اين ادوات نظامي به وسيله نيروهاي خودي بسيار ساده مي‌‌شود.
آژانس تحقيقات دفاعي در سال 1998 طي گزارشي در موردMAVها اعلام كرده بود كه پيشرفت‌هاي حاصل شده در ميكروتكنولوژي از جمله سيستم‌هاي ميكروالكترومكانيكي به زودي موجب خواهد شد تا پروژه حشرات روبوتيك عملي شود. امروزه دوربين‌هاي ديجيتالي، حسگرهاي مادون قرمز و ردياب‌ها به قدري كوچك شده‌اند كه مي‌‌توان آنها را به راحتي در ساختار يك پرنده كوچك روبوتيك جاي داد.
از جمله پيشرفت‌هاي ديگر در زمينه ساخت حشرات روبوتيك، درك بيشتر در مورد مكانيسم پرواز حشرات و ساخت بال‌هاي بسيار كوچك براي آنها بود. در اين روبوت‌هاي پرنده از شش موتور بسيار كوچك و قدرتمند براي نيرو دادن استفاده مي‌‌شود. بخش فيزوالكتريك نيز كه باعث به حركت درآمدن بال‌هاي روبوت مي‌‌شود به وسيله انرژي خورشيد نيرو مي‌‌گيرد.
روبوت‌هاي پرنده‌اي كه در سال 2008 ميلادي در اختيار ارتش ايالات متحده قرار خواهند گرفت مي‌‌توانند در حدود 15 كيلومتر پرواز كنند. ضمن اينكه هيچ محدوديتي هم براي پرواز در شب ندارند و حداقل به مدت يك ساعت در آسمان به پرواز خود ادامه مي‌‌دهند.
طبق گفته متخصصان اين پروژه سرعت ايده‌آل براي يك حشره روبوتيك بين 35 تا 75 كيلومتر در ساعت است كه البته روبوت‌هاي دانشگاه كاليفرنيا توانسته‌اند به سرعت 65 كيلومتر در ساعت در مراحل آزمايشي دست پيدا كنند.
اين پرنده‌هاي روبوتيك مجهز به آنتن‌هاي ويژه‌اي هستند كه در گوشي‌هاي تلفن همراه نيز كاربرد دارد و به وسيله آن با ايستگاه‌هاي زميني به طور دائمي و پيوسته در ارتباط هستند و به طور كامل كنترل مي‌‌شوند. ضمن اينكه حشره‌هاي روبوتيك، نسل جديدي از كاوشگران فضا محسوب مي‌‌شوند.
سازمان هوافضاي ايالات متحده (ناسا) مدت‌هاست كه به توانايي‌هاي اين روبوت‌ها پي برده و براي تحقيق به منظور استفاده از انتوموپترها به عنوان كاوشگر مريخ و ديگر سيارات از موسسه فناوري جورجيا پشتيباني‌هاي مالي فراواني انجام داده است.
اين روبوت‌ها داراي فوايد بسيار زيادي جهت اكتشاف در امور فضايي براي ناسا هستند و قرار است روبوت‌هاي مخصوص ماموريتهاي فضايي در اندازه‌هايي بزرگ‌تر ساخته و تا سال آينده ميلادي به سازمان هوافضاي آمريكا تحويل داده شوند.
حشرات روبوتيك به منظور امدادرساني و كمك به آسيب‌ديدگان بلاياي طبيعي نيز كاربرد دارند، زيرا با اندازه بسيار كوچكي كه دارند مي‌‌توانند بر فراز مناطق حادثه ديده پرواز كنند و به جست‌وجوي افراد مجروح بپردازند يا به درون مكان‌هايي بروند كه انسان يا ماشين‌ها قادر به رفتن به آنجا نيستند.
از جمله مهم‌ترين كاربردهاي ديگر اين روبوت‌هاي پرنده مي‌‌توان به كنترل ترافيك، جست‌وجوهاي خطرناك و گشت‌زني‌هايي در مناطق مرزي اشاره كرد. با استفاده از اين روبوت‌ها انسان‌ها ديگر كمتر خود را درگير ماموريتهاي خطرناك خواهند كرد و به كمك تكنولوژي اين ميكروروبوت‌ها مشكلات زندگي انسان‌ها كمتر خواهد شد.
Populartechnology.com
لينك
www.darpa.mil
www.robots.org/mavbots.htm
0 نظر:
ارسال یک نظر