ETH Zurich พัฒนาสี่โรเตอร์โดรน FlexiQuad ที่สามารถทนต่อการชน

นักวิจัยจาก ETH Zurich ได้พัฒนาสี่โรเตอร์โดรนที่มีชื่อว่า FlexiQuad ซึ่งออกแบบมาเพื่อให้สามารถบินได้แม้ในกรณีที่เกิดการชน แตกต่างจากโดรนแบบดั้งเดิมที่พึ่งพากรอบที่แข็งแรง การออกแบบใหม่นี้ใช้โครงสร้างที่สามารถเปลี่ยนรูปได้ ซึ่งสามารถดูดซับแรงกระแทกโดยการเปลี่ยนรูปร่าง แม้จะมีโครงสร้างที่ยืดหยุ่น FlexiQuad ยังคงสามารถบินได้อย่างมั่นคง ทำความเร็วสูงและทำการเคลื่อนไหวได้อย่างคล่องตัว การออกแบบนี้สามารถสนับสนุนการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน การช่วยเหลือ และการตรวจสอบสิ่งแวดล้อมในพื้นที่แคบและสภาพแวดล้อมที่ท้าทายได้ FlexiQuad เป็นสี่โรเตอร์โดรนที่สามารถทนต่อการชนได้ โดยออกแบบมาเพื่อให้สามารถรับแรงกระแทกได้โดยไม่สูญเสียความสามารถในการบิน แตกต่างจากโดรนแบบดั้งเดิมที่มีโครงสร้างแข็งแรง โดรนนี้มีโครงสร้างวงแหวนที่สามารถเปลี่ยนรูปได้ ซึ่งสามารถดูดซับแรงกระแทกได้ การออกแบบนี้ทำให้ FlexiQuad สามารถเปลี่ยนรูปร่างชั่วคราวเมื่อชนกับอุปสรรค ลดแรงกระแทกที่มีต่อโครงสร้างและส่วนประกอบที่ติดตั้งอยู่ แม้จะมีโครงสร้างที่ยืดหยุ่น ความเร็วในการบินของโดรนนี้สามารถสูงถึง 49 mph (ประมาณ 80 km/h) และระดับความเร่งยังสามารถเปรียบเทียบได้กับโดรนแบบแข็งแรง

หลักการออกแบบโครงสร้างที่ยืดหยุ่น

ตามที่ ETH Zurich กล่าว โดรนนี้มีนวัตกรรมหลักอยู่ที่โครงสร้างที่รวมความยืดหยุ่นและความแข็งแรงเข้าด้วยกัน โครงสร้างวงแหวนไม่มีลำตัวกลาง โดยมีสี่ใบพัด แบตเตอรี่ และโมดูลควบคุมการบินกระจายอยู่บนโครงสร้าง การจัดเรียงนี้ทำให้โครงสร้างสามารถเปลี่ยนรูปในแนวนอนเมื่อชนกับอุปสรรค ในขณะที่ยังคงความแข็งแรงในแนวตั้ง

นักวิจัยได้รับแรงบันดาลใจจากนกและแมลงซึ่งปีกของพวกมันสามารถงอในบางทิศทาง แต่ยังคงมีความแข็งแรงในทิศทางอื่น โดยใช้หลักการนี้ FlexiQuad สามารถดูดซับพลังงานจากการชน โดยไม่ขัดขวางการส่งผ่านพลังงานที่จำเป็นต่อการทำงานของใบพัด ในการทดสอบการชน นักวิจัยได้บินโดรนด้วยความเร็วสูงสุดประมาณ 15.5 mph (ประมาณ 25 km/h) เข้าหาอุปสรรค โดยโครงสร้างของโดรนจะเปลี่ยนรูปชั่วคราวเมื่อชน ทำให้ลดแรงที่กระทำต่อโครงสร้างและทำให้สามารถบินต่อไปได้ นักวิจัยกล่าวว่าความเร็วในการทดสอบถูกจำกัดโดยพื้นที่ที่จำเป็นในการเร่งโดรน

ขอบเขตการใช้งานและศักยภาพ

ตามที่ Girardi กล่าว FlexiQuad สามารถทำความเร็วเชิงเส้นและความเร่งเชิงมุมได้เทียบเท่ากับโดรนแบบแข็งแรง โครงสร้างที่ยืดหยุ่นยังสามารถใช้ในการจับและขนส่งวัตถุ ในระหว่างการสาธิต โดรนสามารถเก็บ ย้าย และวางชุดปฐมพยาบาลที่มีความนุ่มนวล และยังสามารถยกน้ำหนักที่มากกว่าน้ำหนักของมันเอง การออกแบบนี้สามารถสนับสนุนการทำงานในสภาพแวดล้อมแคบหรือยุ่งเหยิง รวมถึงการตรวจสอบห้องบรรทุกน้ำของเรือ การค้นหาและช่วยเหลือในอาคารที่พังทลาย และการวัดสิ่งแวดล้อมในป่าทึบ ความสามารถในการทนต่อการสัมผัสทางกายภาพยังช่วยให้สามารถนำทางในอุปสรรคที่อาจขัดขวางภารกิจได้

อีกหนึ่งการใช้งานที่เสนอคือการติดตั้งตาข่ายในส่วนกลางของโครงสร้างเพื่อจับโดรนที่ไม่สามารถควบคุมได้ การออกแบบที่สามารถเปลี่ยนรูปได้ทำให้โดรนหนักสามารถผ่านช่องแคบได้ โดยสามารถพกพาเซ็นเซอร์เพิ่มเติมและขยายเวลาในการบิน FlexiQuad ใช้การออกแบบแบบโมดูลาร์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อลดความยุ่งยากในการขนส่งและการประกอบ วัสดุที่ใช้ในการสร้างโครงสร้างมีต้นทุนต่ำกว่า 15 ฟรังก์สวิส และยังมีศักยภาพในการลดต้นทุนเพิ่มเติม โครงสร้างนี้ยังสามารถเปิดและพับให้มีขนาดกะทัดรัดเพื่อใส่ในกระเป๋าเดินทางขนาดกลางได้ อุปกรณ์ยึดที่ปล่อยได้อย่างรวดเร็วและแบตเตอรี่ที่สามารถถอดเปลี่ยนได้จะช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถประกอบโดรนได้อย่างรวดเร็วในสถานที่

อย่างไรก็ตาม การขับเคลื่อนอัตโนมัติยังคงเป็นความท้าทายทางเทคโนโลยี การสั่นสะเทือนในโครงสร้างที่ยืดหยุ่นหลังจากการชนอาจทำให้ภาพจากกล้องเบลอและรบกวนการนำทาง นักวิจัยกำลังใช้การเรียนรู้เชิงลึกในการสอนโดรนให้ใช้เซ็นเซอร์การเคลื่อนไหวที่ติดตั้งอยู่เพื่อทำให้ตัวเองมีเสถียรภาพหลังจากการชน และจากนั้นกลับสู่การบินอัตโนมัติ พวกเขายังกำลังศึกษาว่าการเปลี่ยนรูปและการสั่นสะเทือนของโครงสร้างสามารถให้ข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อช่วยในการควบคุมการบินได้หรือไม่

รายการ	สเปค
ความเร็วบินสูงสุด	49 mph (ประมาณ 80 km/h)
ความเร็วในการทดสอบบิน	15.5 mph (ประมาณ 25 km/h)

นวัตกรรมทางเทคโนโลยีและศักยภาพการใช้งานของ FlexiQuad

การออกแบบของ FlexiQuad ได้突破ข้อจำกัดของกรอบที่แข็งแรงของโดรนแบบดั้งเดิม โดยใช้โครงสร้างที่สามารถเปลี่ยนรูปได้เพื่อดูดซับแรงกระแทก ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มความสามารถในการอยู่รอดในกรณีที่เกิดการชน แต่ยังขยายขอบเขตการใช้งานของมัน โดรนนี้มีความยืดหยุ่นทำให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมแคบหรือท้าทาย เหมาะสำหรับการช่วยเหลือและการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ การออกแบบแบบโมดูลาร์และวัสดุที่มีต้นทุนต่ำยังทำให้โดรนนี้มีข้อได้เปรียบในการขนส่งและการประกอบ และมีศักยภาพในการมีบทบาทสำคัญในหลายอุตสาหกรรมในอนาคต