به زودي نه تنها در عرصه نظامي بلکه در عمليات هاي امداد و کمک رساني به مردم نيز از حشرات کوچک روباتيک که (Micro Air Vehicle MAV)ناميده مي شوند، استفاده خواهد شد.
وزارت دفاع ايالات متحده تاکنون بيش از سي ميليون دلار براي طراحي و ساخت اين روبات هاي کوچک هزينه کرده است. از آنجا که استفاده از اين روبات هاي کوچک، بهترين راه حفاظت نيروها از خطرات موجود در عمليات هاي شناسايي است، سازمان پروژه هاي تحقيقات دفاع پيشرفته ايالات متحده(DARPA) از چندين گروه تحقيقاتي براي ساخت روبات هايي که طول، عرض و ارتفاع شان کمتر از 20 سانتي متر باشد، حمايت مالي به عمل آورده است.
وزارت دفاع ايالات متحده تاکنون بيش از سي ميليون دلار براي طراحي و ساخت اين روبات هاي کوچک هزينه کرده است. از آنجا که استفاده از اين روبات هاي کوچک، بهترين راه حفاظت نيروها از خطرات موجود در عمليات هاي شناسايي است، سازمان پروژه هاي تحقيقات دفاع پيشرفته ايالات متحده(DARPA) از چندين گروه تحقيقاتي براي ساخت روبات هايي که طول، عرض و ارتفاع شان کمتر از 20 سانتي متر باشد، حمايت مالي به عمل آورده است.
در واقع اين روبات هاي پرنده، کوچک ترين هواپيماهاي بدون سرنشين هستند که تاکنون ساخته شده اند.
اين روبات هاي کوچک پرنده به تقليد از حرکات پرواز و نحوه بال زدن برخي از حشرات (از جمله سنجاقک، زنبورعسل و مگس) طراحي شده اند. به طور مثال پرواز مگس نکات بسيار زيادي از علم هوانوردي را به بشر ياد مي دهد که بسياري از آنها را نمي توان با بررسي بال هاي ثابت هواپيماها ياد گرفت زيرا اصول و قواعد پرواز حشرات و حرکت بال هاي آنها، از اصول و قواعد موجود براي پرواز با بال هاي ثابت هواپيما متفاوت است.
«مايکل دکينسون» استاد زيست شناسي دانشگاه برکلي کاليفرنيا در اين زمينه مي گويد؛«مي توان به سادگي ثابت کرد که زنبورعسل هرگز پرواز نمي کند چرا که اگر تئوري بال هاي ثابت را در مورد بال هاي حشرات هم به کار بريم مي توان محاسبه کرد که پرواز اين حشرات غيرممکن است، بنابراين به طور حتم بايد از تئوري ديگري درباره اثبات چگونگي پرواز اين حشرات استفاده کرد.» پروفسور دکينسون يکي از اعضاي گروه مربوط به برنامه MFI يا حشرات پرنده ميکرومکانيکي است. وظيفه دکينسون و همکارانش در اين پروژه، ساخت روبات هاي کوچک پرنده يي است که از اصول پرواز حشرات در طراحي آنها استفاده شده است.
اين پروژه با همکاري سازمان طرح هاي تحقيقاتي دفاع پيشرفته در حال انجام است.
حشره روباتيکي که اعضاي برنامه تحقيقاتي MFI (پرنده ميکرومکانيکي) آن را طراحي کرده اند و به زودي ساخت آن به اتمام مي رسد، تنها 15 تا 25 ميلي متر عرض خواهد داشت که حتي از اندازه هاي مورد نظر سازمان برنامه هاي تحقيقاتي هم کوچک تر است و در آن از بال هاي ثابت استفاده نشده است.
حشره روباتيکي که اعضاي برنامه تحقيقاتي MFI (پرنده ميکرومکانيکي) آن را طراحي کرده اند و به زودي ساخت آن به اتمام مي رسد، تنها 15 تا 25 ميلي متر عرض خواهد داشت که حتي از اندازه هاي مورد نظر سازمان برنامه هاي تحقيقاتي هم کوچک تر است و در آن از بال هاي ثابت استفاده نشده است.
شايد جالب باشد که بدانيد هواپيما نيروي لازم براي بلند شدن از زمين را به دليل وجود جريان هواي سريع تر در بالاي بال ها نسبت به قسمت پاييني آنها توليد مي کند. اين سيستم در هواپيماها به «آيروديناميک دائمي» معروف است. ولي بدون شک هيچ زنبور يا سنجاقکي از چنين سيستمي براي پرواز استفاده نمي کند زيرا بال هاي آنها همواره در حرکت است. به گفته «جان وانگ» فيزيکدان کالج مهندسي کورنل امريکا، برعکس پرواز هواپيماهاي با بال ثابت، حشرات در ميان انبوهي از حلقه هاي جريان هوا که با حرکت دادن بال هايشان توليد کرده اند، پرواز مي کنند. جريان هواي موجود در اين حلقه ها در جهت مخالف جريان هواي اصلي حرکت مي کند و در اصل همين حلقه هاي جريان هوا هستند که به حشرات قدرت پرواز مي دهند. دکينسون همچنين معتقد است که درک مکانيسم پرواز حشرات و بهره گيري از آن در ساخت حشرات روباتيک بسيار مفيد بوده است.
در حال حاضر دو پروژه بزرگ «روبات هاي پرنده» تحت حمايت مالي آژانس تحقيقات دفاع پيشرفته در حال انجام است و مراحل پاياني ساخت را مي گذراند. يکي از اين پروژه ها برنامه گروه پروفسور دکينسون است و طرح ديگر را پروفسور «رابرت ميشلسن» هدايت مي کند. يعني دقيقاً زماني که دکينسون در حال ساخت حشرات ميکرومکانيکي در دانشگاه کاليفرنيا بود، رابرت ميشلسن هم در مجتمع فناوري «جورجيا» مشغول فعاليت روي پروژه انتومپتر بود.
در اواسط سال 2000 ميلادي اداره ثبت اختراعات فني ايالات متحده (IEEE) روبات الکترومکانيکي چندمنظوره رابرت ميشلسن را با نام «انتومپتر» و به نام موسسه فني جورجيا به ثبت رساند. اين روبات پرنده به منظور فعاليت در محيط هاي نظامي و همچنين کمک رساني و با الهام از نوع باز و بسته کردن بال پرندگان طراحي شده بود. روبات الکترومکانيکي انتومپتر از يک واکنش شيميايي نيرو مي گيرد. به اين شکل که يک سوخت در داخل بدنه آن ريخته شده و به وسيله آن يک واکنش شيميايي رخ داده و گازي آزاد مي شود.
فشار حاصل از اين گاز به پيستون داخل بدنه که به بال ها متصل است نيرو وارد کرده و باعث به حرکت درآمدن بال ها مي شود. ضمن اينکه قسمتي از گاز هم از راه دريچه موجود در بال ها خارج مي شود. در حال حاضر اين روبات پرنده با توجه به تغييراتي که در آن ايجاد شده کمتر از 20 سانتي متر پهناي بال دارد. در وسيله يي با اين ابعاد هر قسمت بايد وظيفه خاصي انجام دهد. به طور نمونه يک آنتن راديويي که به اين وسيله وصل است در عين حال که عامل ايجاد تعادل در هنگام پرواز آن است، کار مخابراتي و دريافت پيام را هم انجام مي دهد يا پاهاي اين روبات که علاوه بر تعادل، وسيله يي براي ذخيره سوخت هم هست.
سازمان تحقيقات دفاع پيشرفته تاکنون بيش از سي ميليون دلار براي ساخت حشرات روباتي، سرمايه گذاري کرده است. محققان براي ساخت اين روبات ها آزمايش هاي بسياري براي شناخت نوع پرواز حشرات انجام دادند. به طور مثال حسگرهايي براي اندازه گيري نيروي بال ها به آنها متصل شده است. محرک فيزوالکتريک که باعث به حرکت درآوردن بال ها خواهد شد، با انرژي خورشيد فعال مي شود. اين روبات هاي پرنده اکنون مراحل پاياني آزمايش هاي خود را طي مي کنند و توانسته اند بيش از 90 درصد از نيرويي را که براي پرواز نياز دارند به وسيله عملکرد بال هاي خود به دست آورند.
گام بعدي در کامل تر ساختن اين روبات اضافه کردن بخش کنترل پرواز و ارتباط براي کنترل از راه دور آن بود. بدون شک با توجه به حمايت هايي که سازمان تحقيقات دفاع پيشرفته از اين طرح به عمل آورده است، اولين استفاده از اين روبات ها در عمليات هاي جاسوسي خواهد بود. از اين حشرات روباتي مي توان در ماموريت هاي شناسايي استفاده کرد که به وسيله سربازان کنترل مي شوند. از اين روبات ها فقط براي تصويربرداري از تحرکات نيروهاي دشمن استفاده نمي شود بلکه مي توان روي تانک، نفربر يا هر وسيله نظامي ديگري يک برچسب الکترونيکي نصب کرد تا نيروهاي خودي به راحتي آنها را هدف بگيرند.
پيشرفت هاي حاصل شده در ميکروتکنولوژي، به خصوص در زمينه سيستم هاي ميکروالکترومکانيکي باعث قدرتمند تر شدن اين روبات ها شده است. به طور مثال ميکروسيستم هايي مانند دوربين هاي ccd-array، حسگرهاي کوچک مادون قرمز و نيز ردياب هاي کوچک با ظرافت خاصي به سادگي در ساختار اين روبات ها جاي گرفته اند. ضمن اينکه اين روبات ها بايد براي عملکرد عالي، داراي دامنه پروازي معادل 10 کيلومتر باشند و محدوديتي براي پرواز در شب نداشته باشند و حداقل يک ساعت در آسمان پرواز کنند. ضمن اينکه سرعت ايده آل براي آنها حدود 70 تا 100 کيلومتر در ساعت است. اين پرنده هاي کوچک روباتي به وسيله ايستگاه هاي زميني که به آنتن هاي مخصوصي براي هدايت آنها مجهز هستند، کنترل مي شوند.
فعاليت اين روبات ها تنها در عرصه نظامي نيست بلکه قرار است نسل جديد کاوشگران فضا نيز باشند. در واقع سازمان فضايي ناسا به قدرت و توانايي هاي آنها پي برده است و به منظور استفاده از آنها به عنوان کاوشگر در مريخ از موسسه تحقيقاتي جورجيا، حمايت مالي به عمل آورده است. حشرات روباتي مزيت هاي بسيار زيادي براي استفاده در امور فضايي براي ناسا خواهند داشت. البته انتومپترها براي استفاده در مريخ بايد در اندازه يي بزرگ تر ساخته شوند و پهناي بال آنها هم حداقل يک متر باشد تا بتوانند در اتمسفر مريخ به پرواز درآيند.
اين حشرات روباتي پس از وقوع بلاياي طبيعي مانند سيل، زلزله و... نيز کاربردي فوق العاده خواهند داشت.
به اين دليل که به کمک اندازه کوچک خود به راحتي بر فراز مناطق آسيب ديده به پرواز درمي آيند و مي توانند به مکان هايي که هيچ چيزي نمي تواند در آن نفوذ کند، رفته و به جست وجوي افراد آسيب ديده بپردازند.
از ديگر کاربردهاي مهم اين روبات هاي پرنده کنترل ترافيک در شهرهاي پرجمعيت است. ضمن اينکه در گشت زني هاي مرزي و عمليات هاي مهم پليسي بسيار قابل اعتماد هستند.
ظهور اين روبات هاي پرنده موجب کاهش حضور انسان ها در محيط هاي پرخطر شده و ماموريت هاي خطرناک به ويژه امدادرساني در مناطق تخريب شده برعهده اين ميکروروبات ها خواهد بود.
منبع:Populartechnology.com
