آشنايي با گستره کاربرد روبات هاي پرنده

به زودي نه تنها در عرصه نظامي بلکه در عمليات هاي امدادي و کمک رساني به مردم نيز از حشرات کوچک روباتيک که 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 پيشرفت ايالات متحده (DARPA) از

چندين گروه تحقيقاتي براي ساخت روبات هايي که طول، عرض و ارتفاع شان کمتر از ۲۰ 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، زنبور عسل 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 که زنبور عسل هرگز پرواز نمي کند چرا که اگر تئوري بال هاي ثابت را در مورد بال هاي حشرات هم به کار بريم مي توان محاسب کرد که پرواز اين حشرات غيرممکن است، بنابراين به طور حتم بايد از دئوري 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 ۱۵ تا ۲۵ 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 به دليل وجود جريان هواي سريع تر در بالاي بال ها

نسبت به قسمت پايين 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 انتومتر بود.

در اواسط سال ۲۰۰۰ ميلادي اداره ثبت اختراعات فني ايالات متحده (IEEE) روبات الکترومکانيکي چند منظوره رابرت ميشلسن را با نام «انتومتر» 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 انتومتر 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 ۲۰ 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 طول مثال حسگرهاي 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 ۹۰ 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 سرح به عمل آورده است، اولين استفاده از اين روبات ها در عمليات هاي جاسوسي خواهد بود. از اين حشرات روباتي مي توان در مأموريت 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 قدرتمندتر شدن اين روبات ها شده

است. به طور مثال ميکروسيستم هايي مانند دوربين هاي ccd-array، حسگرهاي کوچک مادون قرمز و نيز ردبپاي 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 ۱۰ 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 ۷۰ تا ۱۰۰ 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 نير 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 مؤسسه تحقيقاتي جورجيا، حمايت مالي به عمل آورده است. حشرات روباتي مزيت هاي بسيار زيادي براي استفاده در امور فضايي براي ناسا خواهند داشت. البته انتومترها 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 در مي آيند و مي توانند به مکان هايي که هيچ چيزي نمي تواند در آن نفوذ کند، رفته و به جست و جوي افراد آسيب ديده بپردازند.از ديگر کاربردهاي مهم اين روبات هاي پرنده کنترل ترافيک در شهرهاي پر جمعيت 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 مأموريت هاي خطرناک به ويژه امدادرساني در مناطق تخريب شده بر عهده اين ميکروروبات ها خواهد بودطراحی و ساخت سبکترین ربات پرنده جهان با قابلیت بالای عملکرد برای انجام امور نقشه برداری
ایران صدا: مقام سوم در مسابقات جهانی مخترعان مالزی توسط پیام پرکار عضو هیات علمی

دانشگاه آزاد اسلامی واحد دماوند کسب شد.
پیام پرکار مخترع جوان و مدیر گروه رشته کامپیوتر و عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دماوند در مسابقات جهانی مخترعان مالزی itex2009 موفق به کسب مقام سوم در گرایش هوافضا با طرح ربات پرنده شد.
این مخترع جوان در گفتگو با رادیو گفت: من حدود ۴ تا ۵ سال است که در حوزه ربات کار می کنم. در سالهای اخیر ما با تشکیل یک گروه حرفه ای سعی کردیم تا رباتهای پرنده را بسازیم.
وی اضافه کرد: این ربات که آن را با نام uav می شناسیم در حدود ۶۰ سانتی متر است و در برابر نمونه های خارجی خود سبک ترین در جهان است. تا ارتفاع ۵۰۰ متر قابلیت پرواز دارد. دو سیستم کنترلی دارد که یکی از آنها ریموت کنترل است و دیگری اتوپایلوت است که در دست ساخت است.
ساخت روبات پرنده
گفتگو- ايران با ساخت روبات پرنده، آمريكا و ژاپن را پشت سرگذاشت
فناوري اطلاعات
محققان ايراني موفق به ساخت روبات پرنده اي شده اند كه به خاطر دارا بودن ويژگي هاي منحصر به فرد، گوي سبقت را از ٢ نمونه آمريكايي و ژاپني ربوده است.
مهندس مسعود مولوي رئيستيم تحقيقاتي پارسه و طراح و سازنده اين روبات استثنايي با اعلام اين خبر به خراسان مي گويد: شاهين روباتيك قادر است با سرعتي حدود ١٤ كيلومتردر ساعت پرواز كند و تا مسافت ٣٠ كيلومتر توسط راديو كنترل، هدايت شود و به خاطر به كارگيري مجموعه اي از فناوري هاي نوين و بي نظير از ديد رادار مخفي بماند.

ارتفاع پروازي شاهين روباتيك ٤٠٠ متر است كه در نوع خود منحصر به فرد مي باشد. اين پرنده كه حاصل ٤ سال تلاش شبانه روزي و كارتحقيقاتي محققان كشورمان است، به خاطر كاربردهاي خاص ، به يك نهاد نظامي تحويل داده شده است.
مهندس مولوي كه طراح هوش مصنوعي با الگوريتم جديد ٣ بعدي در جهان نيز مي باشد و به همين خاطرهم به تازگي به عضويت تيم تحقيقاتي مايكروسافت در زمينه هوش مصنوعي درآمده است، مي گويد طرح وي بدون طي مراحل داوري به مرحله نيمه نهايي المپيك جهاني رايانه مايكروسافت راه يافته است.
وي مي افزايد: در حال حاضر از اين سيستم در رايانه و براي حذف ماوس و صفحه كليد و در تلويزيون براي حذف تدريجي دستگاه كنترل استفاده مي شود. بدين شكل در واقع افراد با رايانه و تلويزيون سخن مي گويند و دستورها و فرمان هاي خود را به صورت گفتاري به دستگاه اعلام مي كنند كه بلافاصله اجرا مي شود.
قرار است اين سيستم توسط يك شركت خارجي سازنده تلويزيون در ايران روي نوع خاصي از تلويزيون ها نصب شود.وي مي افزايد كه پيشنهاد مايكروسافت را براي فروش كامل حق مالكيت معنوي، ثبت امتياز و بهره برداري از طرح هوش مصنوعي به بهاي ١٩٧ ميليون دلار نپذيرفته است و با احساس ميهن پرستي خاص خود آن را به نام ايران به ثبت رسانده است ولي به دليل نبود پشتيبان و سرمايه گذار در ايران، ممكن است مجبور شود حق بهره برداري از آن را به يك شركت بزرگ خارجي بفروشد.
مسعود مولوي رئيس تيم پژوهشي ، تحقيقاتي پارسه اصفهان در مورد روبات هاي پرنده مي گويد: پروژه هاي دشوار طراحي و ساخت روبات هاي پرنده چند سالي است كه در كشورهاي پيشرفته شروع شده است به عنوان مثال ژاپن ٢ سال پيش موفق به ساخت روباتي كبوتري شده بود كه برخلاف تبليغات رسانه اي فراوان حداكثر ارتفاعي كه مي توانست پرواز كند، ٢ متر بود، طول بدنه اين روبات پرنده ١٤٥ ميلي متر و طول دو بال آن روي هم ٤٩٠ ميلي متر بود و حداكثر مي توانست با سرعت ٢ مايل در ساعت پرواز كند. بعد از روبات ژاپني ها پرده از ساخت يك روبات حشره در دانشگاه بركلي برداشته شد كه احتمالا براي سازمان سيا ساخته شده بود.اين حشره يك مگس روباتيك با نوسانات بال ٢٢٠ هرتز بود.
الهام گيري ازحشرات براي طراحي
بدن حشرات و پرندگان داراي پيچيدگي زيادي است كه شبيه سازي الكترونيك آن ها را مشكل مي كند. پروژه ساخت اين مگس از مرحله مقدماتي تا ساخت نهايي حدود ٦ سال طول كشيد .يك مدل ديگر آمريكايي روبات پرنده نيز توسط ناسا در دانشگاه استنفورد ساخته شد كه وزن آن كمتر از ١٥ گرم است، حداكثر تا ارتفاع ٢ متري مي تواند پرواز كند و با راديو كنترل تنها تا مسافتي كه چشم قادر به ديدن آن است، كنترل مي شود. اين روبات پس از هر بار شارژ باتري حدود ٥ تا ٦ دقيقه مي تواند پرواز كند.

به گفته مهندس مولوي در ايران نيز روي يك روبات پرنده در دانشگاه تهران كار شد كه نتيجه آن ساخت پرنده روباتيكي است كه اگر چه در نوع خود موفقيت محسوب مي شود، اما طريقه بال زدن آن هيدروليك نيست.وي مي افزايد: در مركز تحقيقات پارسه حدود چند سال است كه كار مطالعه، طراحي و ساخت مدل هاي روباتيكي پرندگان را آغاز كرده ايم و در همين راستا با ساخت ٤ مدل

روبات پرنده به تدريج اقدام به تكميل و شبيه سازي هيدروليك نحوه بال زدن آن با نوع بال زدن پرنده واقعي كرده ايم واكنون پس از ٤ سال كار شبانه روزي و محاسبات پيچيده فني موفق به ساخت يك روبات پرنده به نام شاهين شده ايم.رئيس گروه تحقيقاتي پارسه در مورد ساختار بي نظير اين روبات مي گويد: در بدنه گيربكس اين روبات از موتور ظريفي استفاده شده و ميزان نوسانات آن تنها چند برابر يك ويبره تلفن همراه است. روبات پرنده ساخت محققان ايراني قادراست ٤٠٠ متر از سطح زمين ارتفاع بگيرد و داراي سرعتي حدود ١٠ مايل بر ساعت است.

به گفته مهندس مولوي، دراين نمونه منحصر به فرد، از دانش هيدروليك طراحي بال بهره فراواني گرفته شده است، به نحوي كه بال روبات هنگام پرواز از ٤ نقطه مختلف حركت مي كند و به اصطلاح تا مي خورد به عبارت ديگر بخش اول بال حدود ٥ ميلي متر، بعدي ٣ ميلي متر، بخش سوم ٣ ميلي متر و آخرين بخش يك ميلي متر خم مي شود بنابراين شكل بال زدن آن بسيار زيبا و شبيه پرنده است.هر بال از ٤ بازو تشكيل شده كه توسط ٢ جك مركزي ،جلويي و عقبي حركت داده مي شود.وي در مورد ديگر ويژگي هاي منحصر به فرد اين روبات پرنده مي گويد: پرنده روباتيك محققان ايراني از قابليت استتار فوق العاده بالايي برخوردار است و با فناوري پيشرفته اي كه در آن به كاررفته است مي تواند از ديد رادار دور بماند . سيستم هيدروليك حركتي آن فوق العاده سطح بالاست به همين دليل در بين پرندگان واقعي ديگر قابل تشخيص نيست.اشخاص يا مركز كنترل از روي زمين مي توانند آن را با «راديو كنترل» تا مسافت ٣٠ كيلومتر كنترل كنند، مكانيسم سوخت آن الكترونيك است و از باتري هاي قابل شارژ تامين مي شود و با هر بار شارژ، قادر است ٢٠ تا ٢٥ دقيقه پرواز كند.روي آن دوربين هاي كوچكي نصب مي شود كه تصاوير گرفته شده ازاهداف زميني را مي تواند به صورت بي سيم به مركز موردنظر ارسال كند.
اين روبات داراي GPS (سيستم مكان ياب جهاني) است اما براي اين كه قابل رديابي با ماهواره نباشد، روي آن يك سيستم مسيرياب خاص ديگرنصب كرده ايم.
مهندس مولوي مي افزايد: روبات پرنده شاهين پس از پشت سرگذاشتن موفقيت آميز كليه آزمايش ها اكنون دراختيار يك نهاد نظامي قرار گرفته است.ما مدل هاي آزمايشي زيادي را قبل از شاهين روباتيك ساختيم تا به نمونه نهايي برسيم، در واقع براي ساخت روبات نهايي حدود ٥/١ ميليون تومان و براي مراحل مطالعاتي وتحقيقاتي آن حدود ١٩ ميليون تومان هزينه متحمل شديم سعي كرده ايم طراحي اين روبات شباهت زيادي به شاهين داشته باشد بنابراين ٢ بال آن نزديك به يك متر طول دارد.قدرت مانور آن در سطح بالايي است، طوري كه همانند يك پرنده شيرجه مي زند ، سرعت آن كم و زياد مي شود، تا مدتي بدون بال زدن در هوا معلق است، شيرجه مي زند و سپس با بال زدن ارتفاع مي گيرد.
ويژگي هاي منحصر به فرد روبات ابداعي محققان ايراني، دانشمندان ژاپني و آمريكايي را مبهوت كرده است.

(پرنده هدایت پذیر از راه دور)
جاندار یا بی جان؟
در آینده هنگامی که ما دسته ای از پرندگان در حال پرواز در آسمان و یا گروهی از پروانه ها و یا سنجاقک های در حال پرواز را می بینیم، باید بر دیده خود اندکی درنگ کنیم، چراکه پرنده ها و یا سنجاقکهایی را که ما دیده ایم شاید، مینی رباتهایی پرنده ای باشند که تنها از فاصله دور چون جانداران به چشم آیند.
امروزه در بسیاری از کشورهای جهان و به ویژه کشور عزیزمان ایران بسیاری از دانشمندان و کارشناسان در پی ساخت «پهپارد» های پیشرفته ای هستند که در اندازه یک گنجشک، یک سنجاقک، یک شب پره و یا یک زنبور خواهند بود.

آنها از سوی دیگر با دقت بسیار در پی شبیه سازی توانایی های پروازی پرندگان وحشره های نامبرده برای رباتهای کوچک پرنده خود هستند. چرا که این پرندگان کوچک باید دست کم از راه دور برای دشمن قابل شناسایی نباشند. این پرنده های هدایت پذیر می توانند در کارهای کشوری و به ویژه لشکری به کار گرفته شوند. بدین روی ارگانهای شهری و نظامی گوناگون با پردازش داده هایی که از این پرنده ها گردآوری می نمایند خواهند توانست دید و اندازه گیری های خود روی هدف را کامل تر نمایند. بزرگترین ویژگی این پرنده های کوچک بی سرنشین این است که دولتها در ماموریت های بسیار خطرناک چون ویرانگری های طبیعت مانند سیل و آتشفشان، جاسوسی در کارهای دشمن و یا تروریست ها بی آنکه جان یک انسان به خطر بیافتد میتوانند به گرد آوری و پردازش داد هایی ارزشمندبپردازند.