Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, cuộc cách mạng công nghệ bùng nổ tạo ra nhiều sản phẩm công nghệ mới ra đời. Nhiều sản phẩm công nghệ ra đời nhằm phục vụ sản xuất, an ninh, y tế hay đời sống con người ngày càng mang tính tự động hóa cao. Điển hình một trong số sản phẩm thông minh đáng chú ý đó chính là máy bay không người lái hay còn gọi là UAV hoặc Drone. Máy bay không người lái được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như quân sự (mục đích ra đời của UAV), giải trí như phim ảnh, đua Drone, khí tượng, y tế, vận chuyển giao hàng,…
Đặc biệt, trong những năm gần đây Drone được sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp được xem như là một bước đột phá trong nông nghiệp là phương tiện quan trọng trong mô hình nền nông nghiệp 4.0 hiện nay. Vậy máy bay không người lái là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Drone như thế nào? Ứng dụng của nó trong từng lĩnh vực ra sao? Hãy cùng NOVADRONE tìm hiểu kĩ hơn về Máy bay Drone nhé!
Máy bay không người lái là gì?
Máy bay không người lái hay UAV (Unmanned Aerial Vehicle), thường được gọi là Drone, là thiết bị hay phương tiện bay không có sự hiện diện của người trong buồng lái, máy bay được điều khiển từ xa thông qua một người vận hành, hay thậm chí được điều khiển tự động bởi máy tính dựa vào một hệ thống tự động được lập trình sẵn.
UAV hiện có các dạng như sau:
- UAV truyền thống được gọi là UAS (unmanned aircraft system), được tạo ra và xuất hiện từ những năm 1950, sử dụng để phục vụ trong quân sự như trinh sát chiến trường, trận địa.
- UAV – phương tiện bay kiểu mới được gọi là Drone có lắp camera để quan sát, có nhiều cánh quạt, chế tạo đa dạng, có kích thước, công suất động cơ nhỏ đến trung bình.
Ở Việt Nam nhiều người thường gọi nhầm Drone là “flycam”. Tuy nhiên, flycam chỉ là một Drone dùng để quay phim hoặc chụp ảnh từ trên cao, nên chúng ta không thể quy chụp gọi Drone là Flycam. Nó được điều khiển bằng điều khiển từ xa thông qua máy điều khiển riêng biệt, điện thoại hoặc máy tính.
Hiện nay, trong các loại UAV thì Drone được sử dụng phổ biến nhất. Trong đó, máy bay Drone nông nghiệp là có cả chức năng chụp ảnh và cảm biến, nhận dạng AI thông minh tự động thường được ứng dụng trong việc quản lí, giám sát cũng như chăm sóc các cánh đồng rộng lớn.
Tuy nhiên, chúng ta cần lưu ý khi sử dụng UAV, chủ máy chỉ được bay ở những vùng cho phép, được cơ quan có thẩm quyền quy định cấp phép.
Mục đích ra đời của máy bay không người lái (UAV)
UAV được tạo ra ban đầu để sử dụng cho mục đích quân sự như trinh sát căn cứ địch, diệt mục tiêu được gọi là UAV “cảm tử” dùng để lao vào mục tiêu và phát nổ (tương tự tên lửa). Càng về sau này, khoa học công nghệ dần phát triển ứng dụng của UAV được mở rộng nhanh chóng hơn tới nông nghiệp, quay phim chụp ảnh, thương mại, giám sát, bảo vệ, giao hàng, khí tượng,… Ngày nay, UAV dân dụng chiếm áp đảo so với UAV quân dụng.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy bay Drone
Cấu tạo của máy bay Drone bao gồm:
- Bộ động cơ
- Bộ phận vi mạch xử lý trung tâm
- Giá đỡ (chân đế)
- Nguồn cung cấp năng lượng (pin)
- Hệ thống cánh quạt
Drone có thể điều khiển từ xa thông qua bộ điều khiển, hoặc lộ trình bay được lập trình sẵn, tọa độ sẽ dựa trên hệ thống định vị GPS cho phép biết vị trí chúng ta đang bay ở đâu, hầu hết Drone hiện nay đều được tích hợp GPS. Ví dụ như máy bay không người lái phun thuốc được định vị bởi hệ thống RTK đúng trên từng cm cho phép người dùng có thể lập kế hoạch và thu thập số liệu trên cánh đồng một cách hiệu quả.
Bộ điều khiển của Drone có các nút bấm, núm xoay và anten, thường được kết nối với Drone sóng radio tần số 2,4 GHz hoặc kết hợp cả tín hiệu tần số 2,4 GHz với Wifi. Hình dáng bên ngoài của chúng thường giống máy chơi game cầm tay mini hoặc chúng còn được điều khiển trên ứng dụng của thiết bị di động như điện thoại hay máy tính bảng.
Nhờ vào hệ thống cánh quạt quay, bộ động cơ và pin Drone có thể bay được. Một số mẫu Drone hạng cao cấp (UAV đúng nghĩa) bay bằng động cơ phản lực, chúng được lập trình và điều khiển bởi hệ thống máy tính để bay rất xa, có thể bay vượt qua các ranh giới, vùng lãnh thổ quốc gia với khả năng bay xa đến 800 km và bay cao 15km, trong trường hợp này thường sử dụng vệ tinh để hỗ trợ. Drone
Các Drone thường được chế tạo từ các vật liệu bền, nhẹ như sợi carbon, hợp kim Nhôm Magie nhằm mục đích để có thể bay linh hoạt trên không. Những dòng máy bay không người lái thông minh như Drone phun thuốc còn có hệ thống radar tránh chướng ngại vật, giúp quá trình bay đảm bảo an toàn hơn.
Phân loại máy bay không người lái
Dựa vào thiết kế, người ta chia máy bay không người lái thành 2 loại:
- Máy bay cánh quạt quay: phổ biến, được áp dụng rộng rãi vì dễ điều khiển, bay linh hoạt và ổn định hơn loại cánh cố định thích hợp cho việc quay phim, chụp ảnh, giám sát, phun thuốc trừ sâu,… Tuy nhiên, quãng đường bay lại ngắn và chậm hơn loại cánh cố định.
- Máy bay cánh cố định: ít phổ biến hơn loại cánh quạt quay, thường phải cần tới đường băng để lấy đà cất cánh hoặc thậm chí dùng tới bể phóng mới có thể bay được. Điểm nổi bật ở loại này là tốc độ bay nhanh và có thể bay đường dài lên đến hàng trăm km.
Dựa vào cơ chế vận hành, máy bay UAV được chia thành 2 loại:
- Hoạt động nhờ được lập trình lộ trình bay sẵn từ trước.
- Hoạt động bằng cách điều khiển từ xa.
Ứng dụng của máy bay Drone trên nhiều lĩnh vực
Drone trong lĩnh vực phim ảnh (Flycam)
Flycam – một Drone được sử dụng khá phổ biến trong lĩnh vực media (phương tiện truyền thông) và phim ảnh bao gồm: quay phim chụp ảnh dự án phim, quay phim quảng cáo, phim chiếu rạp, quay trailer phim, buổi biểu diễn ca nhạc, sự kiện, tiệc tùng, quay dự án công trình,…
Nói chung, thiết bị bay Flycam dùng để quay phim, chụp ảnh từ trên cao, đem lại cho người chủ những góc quay toàn cảnh đẹp, độc và lạ mà những loại máy quay, máy ảnh thông thường không thể thực hiện được
Drone trong lĩnh vực khí tượng
Máy bay Drone có thể quan sát, thu thập thông tin khí tượng tại nhiều quốc gia phát triển trên thế giới như Mỹ, Nhật, Nga, Anh,…
Ngoài ra, hiện nay các nhà khoa học đang chuẩn bị thử nghiệm dự án sử dụng máy bay không người lái để phóng điện vào đám mây để gây mưa nhân tạo. Dự án này đang được triển khai thử nghiệm nếu thành công sẽ giúp khắc phục được tình trạng hạn hán gây ra do biến đổi khí hậu. Cung cấp lượng nước ngọt nhiều hơn cho các quốc gia có khí hậu sa mạc khô cằn như các tiểu vương quốc Arab thống nhất (UAE), châu Phi,…
Việc tăng cường tạo mưa nhân tạo cung cấp giải pháp hiệu quả tối ưu về mặt chi phí đầu tư và thân thiện với môi trường hơn những phương án khác như khử mặn nước biển (có thể gây hại cho hệ vi sinh vật biển).
Drone trong lĩnh vực y tế
Ở nhiều nước phát triển và đang phát triển trên thế giới như Trung Quốc, Mỹ và trong đó có Việt Nam chúng ta,… đã sử dụng máy bay Drone để hỗ trợ việc phòng chống dịch covid. Họ gắn loa phát thanh trực tiếp vào thiết bị bay Drone với mục đích giải tán đám đông. tuyên truyền thông tin tình hình dịch bệnh, nhắc nhở người dân đeo khẩu trang, tránh tụ tập đông người, đưa ra các biện pháp an toàn để bảo vệ sức khỏe cộng đồng trong tình hình dịch bệnh căng thẳng.
Ngoài ra, tại nhiều địa phương ở Trung Quốc, người dân đã triển khai ứng dụng Drone phun thuốc trừ sâu nông nghiệp để phun thuốc khử trùng, diệt khuẩn một cách hiệu quả. Thêm vào đó, họ còn sử dụng Drone gắn thêm camera tầm nhiệt phát hiện những người có thân nhiệt cao. Qua đó giúp hỗ trợ sàng lọc, phát hiện ca nghi nhiễm covid – 19 nhanh chóng và những người thân nhiệt hạ quá thấp (rất nguy hiểm) cũng có thể phát hiện theo phương án này. Từ đó thấy được hiệu quả phòng chống dịch bệnh nhằm đẩy lùi dịch bệnh, ngăn ngừa lây lan ra cộng đồng của Drone.
Drone hỗ trợ cứu hộ, cứu nạn
Drone ngoài hỗ trợ y tế phòng chống dịch bệnh, nó còn dùng hỗ trợ trong việc cứu hộ, cứu nạn, giúp phát hiện những người gặp nạn trong các trường hợp nguy hiểm như lũ lụt, sạt lở, hỏa hoạn, động đất, chìm tàu,… Thiết bị bay Drone giúp vận chuyển thuốc men, nhu yếu phẩm hằng ngày, đồ cứu trợ cho những nạn nhân bị mắc kẹt trong vùng ảnh hưởng bão lũ, bị cô lập. Với Drone có camera tầm nhiệt bằng cách quét một khu vực rộng lớn xác định những người gặp nạn bị chôn vùi ở các đống đổ nát, người bị lạc trong rừng rậm nhờ vào thân nhiệt của cơ thể người. Giải pháp mạng lưới Drone phân tích, chuyển tiếp, kết quả, hình ảnh giúp người điều khiển nắm bắt được, để chỉ dẫn cho đội tìm kiếm triển khai cứu nạn cứu hộ.
Bên cạnh đó, máy bay không người lái còn thu thập được dữ liệu đánh giá được thiệt hại nhằm đưa ra kế hoạch khắc phục hậu quả thiệt tai một cách hiệu quả.
Drone công tác phòng cháy, chữa cháy
Thiết bị bay Drone sử dụng hình ảnh có cảm ứng nhiệt để theo dõi tiến trình vụ cháy, cung cấp cho trung tâm chỉ huy PCCC một góc quay 360° trong vụ cháy, qua đó phát hiện được vị trí của nạn nhân. Nó thực sự hiệu quả khi đi vào những ngõ ngách không gian chật hẹp, việc Drone đi trước để tránh đưa con người vào những tình huống không an toàn.
Đồng thời có thể bơm, đưa nước lên trên cao hỗ trợ dập lửa, làm giảm thiệt hại đáng kể về người và tài sản của vụ hỏa hoạn. Cụ thể trong vụ cháy Nhà thờ Đức bà Paris tại Pháp vào năm 2019 đội cứu hỏa đã sử dụng Drone để phục vụ chữa cháy khá hiệu quả. Tuy nhiên, điều đáng tiếc đó là do đám cháy quá lớn nên thiêu rụi phần chóp mái nhà của nhà thờ và nước Pháp đang trong quá trình triển khai tái xây dựng lại nhà thờ.
Drone giao hàng, vận chuyển (Drone Delivery)
Những năm gần đây Drone đã được thử nghiệm và ứng dụng trong việc giao hàng của những hãng thương mại lớn như Amazon, UPS,… thậm chí là các hãng pizza nổi tiếng như Domino’s. Những Drone này thường giao những sản phẩm nhẹ khoảng dưới 2kg, mỗi chiếc Drone có pin dành cho thời gian bay là 30 phút. Hình thức giao hàng như thế này sẽ giúp tiết kiệm thời gian vận chuyển, vận chuyển nhanh chóng hàng hóa tới nhiều địa điểm khác nhau, đảm bảo an toàn cho người giao và người nhận, tiết kiệm chi phí thuê người vận chuyển,…
uy nhiên, sức tải còn hạn chế những hàng hóa cồng kềnh chưa vận chuyển được theo hình thức này, giá tiền đầu tư khá cao tầm 50$-500$ tùy kích thước và sức tải. Kèm theo những quy định luật pháp việc kiểm soát vùng bay vẫn chưa rõ ràng nên hình thức này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi.
Drone ứng dụng trong công tác truyền thông
Vì tính chất công việc nhà báo, phóng viên chiến trường, nhà khảo sát địa hình phải thường xuyên đi vào những khu vực khá nguy hiểm như khu chiến sự, rừng núi, đầm lầy với địa hình hiểm trở có thể gây nguy hiểm tới tính mạng để mục đích tự mình ghi hình, khảo sát thu thập thông tin. Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ Drone có thể giúp họ ghi lại những hình ảnh, thước phim một cách trực quan và toàn cảnh ở nơi mà họ muốn quan sát. Mà không phải trèo đồi, lội suối, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Do đó, nhiều trường chuyên đào tạo báo chí, phóng viên, truyền thông trên thế giới giảng dạy cho sinh viên cách sử dụng Drone sao cho hiệu quả để phục vụ cho công việc sau này.
Drone trong lĩnh vực đo đạc, khảo sát địa chất
Tại nhiều nước trên thế giới hiện nay trong đó có Việt Nam đã sử dụng Drone để đo đạc các thông số địa chất, khảo sát lập bản đồ 1/5000, khảo sát chi tiết mặt bằng, đất quy hoạch, lập bản đồ địa chính,…
Drone làm “taxi bay”
Hiện nay, trên ở các nước phát triển trên thế giới như Trung Quốc, Hàn Quốc, Pháp,… đã và đang thử nghiệm và triển khai sử dụng máy bay không người lái Drone làm “taxi bay” với tốc độ bay lên đến 145 km/h, có thể chở 2 hành khách cùng một lúc. Ngoài ra, loại Drone này còn được sử dụng để chở hàng hóa với sức tải lên đến 200kg (tùy vào từng dòng sản phẩm) giúp vận chuyển hàng hóa tới các vùng núi xa xôi hẻo lánh. Tuy nhiên, đây chỉ đang trong quá trình thử nghiệm chứ chưa được cấp phép Drone “taxi bay” này chở hành khách.
Drone phun thuốc trừ sâu nông nghiệp
Ở các nước phát triển và đang phát triển trong đó có Việt Nam, máy bay Drone phun thuốc trừ sâu đang là phương tiện lao động quan trọng và lá cờ đầu trong nền nông nghiệp kỹ thuật số, chúng thường được sử dụng trong các cánh đồng hay vườn cây cỡ lớn.
Máy bay không người lái phun thuốc nhờ vào hệ thống phun sương hiện đại và cánh quạt gió, chế độ xác định đo nồng độ thuốc giúp thuốc trừ sâu thấm đều trên từng mặt lá, từng gốc cây. Qua đó, diệt trừ sâu bệnh chính xác, hiệu quả và nhanh chóng mà không gây hại cho con người cũng như môi trường xung quanh. Với kết cấu nhẹ, bền giúp Drone nông nghiệp bay ổn định và linh hoạt hơn có thể hoạt động trên nhiều địa hình khó khăn như đồi núi, sườn dốc, dưới trời mưa (không có gió) hay trời nắng, cùng với 3 lớp bảo vệ chống ăn mòn, chống ẩm và chống hóa chất.
Thêm vào đó, máy bay Drone phun thuốc còn được trang bị bộ phận radar tránh chướng ngại vật, hệ thống định vị RTK, hệ thống nhận dạng AI thông minh giúp người sử dụng thu thập số liệu, lập bản đồ theo dõi và quan sát tình hình phát triển cũng như dịch bệnh của vườn cây. Ngoài ra, chúng ta còn có thể sử dụng Drone phun thuốc để gieo hạt, bón phân nhờ vào hệ thống rải hạt thông minh của chúng.
Tóm lại, máy bay phun thuốc Drone góp phần làm tăng năng suất và chất lượng nông sản. Tiết kiệm được tiền thuê nhân công và tiết kiệm được nguyên liệu như nước, thuốc về lâu dài.
Đơn cử như dòng sản phẩm DJI T30 có thể phun hết 16 ha/giờ nhanh hơn nhiều so với phương pháp phun thủ công.
Máy bay không người lái quân sự (UAV quân sự)
Ứng dụng này chính là nguồn gốc của sự ra đời của UAV. Máy bay không người lái quân sự đã được tạo ra nhằm mục đích trinh sát trận địa chiến trường, căn cứ địch, giao tranh với kẻ thù, thậm chí hy sinh để che chắn cho máy bay có người. Loại máy bay này có tầm bay cao với bay xa cực khủng tốc độ bay có thể lên đến 1.000 km/h trong tầm hoạt động 3.941 km.
Những lưu ý khi sử dụng UAV
Drone hoạt động gần như hoàn toàn độc lập, không có ai trong buồng lái, đòi hỏi hệ thống điều khiển từ xa cực kỳ phức tạp và tinh vi.
Ngoài ra còn có các máy bay mô hình dành cho máy bay không người lái và chúng có quy định bắt buộc là chúng chỉ được bay trong tầm nhìn của người điều khiển bằng sóng radio vô tuyến. Trong những trường hợp này, trạm điều khiển hoặc bộ điều khiển và máy bay không người lái sẽ nói chuyện trực tiếp.
Còn đối với UAV đúng nghĩa (thường là UAV quân sự), chúng được lập trình và điều khiển bằng hệ thống máy tính và có thể bay rất xa, có thể vượt ra khỏi biên giới của quốc gia đó và khoảng cách hàng trăm hàng ngàn km. Nhưng trong trường hợp này, do thời gian bay quá lâu, có thể bị ảnh hưởng bởi thời tiết, chướng ngại vật hoặc độ cong của bề mặt trái đất nên phải sử dụng vệ tinh trung gian để đảm bảo tín hiệu vẫn đủ mạnh để điều khiển đường bay. Bằng cách này, các phi công quân sự có thể ngồi ở Hoa Kỳ và điều khiển máy bay không người lái Predator ở xa đến Afghanistan hoặc Iraq.
Trở ngại của Drone
Bên cạnh những ứng dụng tuyệt vời của máy bay Drone thì có mặt hạn chế và trở ngại đó là vấn đề về năng lượng pin. Drone cần pin cung cấp điện cho động cơ hoạt động. Khó ở chỗ là khó tìm được sự cân bằng giữa công suất và trọng lượng pin (tỉ lệ với dung lượng). Pin nhẹ (dung lượng tích trữ ít) thì thời gian sử dụng ngắn, bay được một quãng đường ngắn thì phải sạc lại, tăng dung lượng pin kéo theo trọng lượng pin tăng lên đồng nghĩa với việc tiêu hao năng lượng nhiều hơn khi bay. Tuy nhiên, việc này đang được các nhà sản xuất nghiên cứu và cải tiến sao cho đưa đến cho người dùng sản phẩm chất lượng và hoạt động hiệu quả nhất có thể.
Kết luận
Tóm lại, máy bay không người lái (UAV) đã và đang thay đổi bộ mặt của thế giới bởi vì nó đóng góp rất nhiều vào hầu hết các lĩnh vực từ thương mại, giải trí, quân sự, nông nghiệp, công nghiệp, y tế,…Với đà phát triển khoa học công nghệ như thế này hi vọng UAV sẽ còn phát triển hơn nữa, ứng dụng của nó sẽ ngày càng được mở rộng và cải thiện những mặt hạn chế nhằm đem lại hiệu quả cho người sử dụng.
Qua bài viết này, NOVADRONE chúng tôi hi vọng giúp bạn hiểu rõ hơn về “Máy bay không người lái”.
Xem thêm: Máy bay phun thuốc? Ứng dụng của máy bay phun thuốc trong nông nghiệp
