ATMO โดรนเปลี่ยนร่างกลางอากาศ นวัตกรรมจาก Caltech

ข่าวล้ำสมัยจาก California Institute of Technology (Caltech) เผยให้เห็นถึงการพัฒนาครั้งสำคัญในโลกของอากาศยานไร้คนขับ ด้วยโดรนต้นแบบที่มีชื่อว่า ATMO (Aerially Transforming Morphobot) ซึ่งสามารถเปลี่ยนโหมดจากบินกลางอากาศเป็นขับเคลื่อนบนพื้นดินได้อย่างง่ายดายและราบรื่น

ATMO ได้รับการพัฒนาโดย Mory Gharib และ Ioannis Mandralis วิศวกรจาก Caltech ถือเป็นการก้าวข้ามขีดจำกัดที่อุตสาหกรรมการบินและอวกาศพยายามมานานกว่า 50 ปี นั่นคือ การเปลี่ยนร่างกลางอากาศ โดรนลำนี้ใช้มอเตอร์เพียงตัวเดียวในการขับเคลื่อนข้อต่อส่วนกลางที่ปรับเปลี่ยนทิศทางของใบพัดทั้งสี่ ทำให้ ATMO สามารถเปลี่ยนจากโดรนบินได้ไปเป็นยานพาหนะคล้ายโรเวอร์ได้อย่างไร้รอยต่อก่อนที่จะแตะพื้นดิน การเปลี่ยนร่างกลางอากาศนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากภูมิประเทศที่ขรุขระและคาดเดาไม่ได้อาจทำให้ระบบการเปลี่ยนร่างทำงานผิดปกติได้ สิ่งที่น่าสนใจคือ ปลอกทรงกลมที่หุ้มป้องกันใบพัดทั้งสี่ของโดรนยังทำหน้าที่เป็นล้อเมื่ออุปกรณ์อยู่ในโหมดขับเคลื่อนอีกด้วย

"เราออกแบบและสร้างระบบหุ่นยนต์ใหม่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ โดยวิธีที่สัตว์สามารถใช้ร่างกายในรูปแบบต่างๆ เพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่ในลักษณะที่แตกต่างกัน" Ioannis Mandralis (MS ’22) นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านอากาศยานที่ Caltech กล่าว "ความสามารถในการเปลี่ยนร่างกลางอากาศช่วยปลดล็อกความเป็นไปได้มากมายสำหรับการขับเคลื่อนอัตโนมัติและความทนทานที่ดียิ่งขึ้น"

แม้ว่าการเปลี่ยนร่างกลางอากาศจะอาศัยมอเตอร์เพียงตัวเดียวในการขับเคลื่อนข้อต่อส่วนกลางที่ยกและลดใบพัดของ ATMO ให้อยู่ในตำแหน่งบินหรือขับเคลื่อน แต่กระบวนการนี้มีความท้าทายมากกว่าที่เห็น วิศวกรต้องคำนึงถึงแรงอากาศพลศาสตร์ที่ซับซ้อนเมื่อทดสอบระบบ รวมถึงความปั่นป่วนและความไม่เสถียรของใบพัดทั้งสี่ที่เปลี่ยนตำแหน่งระหว่างกระบวนการลงจอด พวกเขายังทำการทดลองการมองเห็นควันเพื่อค้นหาปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลวัตเหล่านี้ สุดท้ายพวกเขานำข้อมูลทั้งหมดนี้ป้อนเข้าสู่อัลกอริทึมที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการควบคุม ATMO

 "อัลกอริทึมควบคุมคือนวัตกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในงานวิจัยนี้" Mandralis กล่าวกับ Communications Engineering "โดรนสี่ใบพัดใช้ตัวควบคุมเฉพาะเนื่องจากตำแหน่งของใบพัดและวิธีการบิน ที่นี่เรานำเสนอระบบพลวัตที่ยังไม่เคยมีการศึกษามาก่อน ทันทีที่หุ่นยนต์เริ่มเปลี่ยนรูปร่าง คุณจะได้รับแรงคู่ที่แตกต่างกัน คือแรงต่างๆ ที่โต้ตอบกัน และระบบควบคุมต้องสามารถตอบสนองต่อสิ่งเหล่านั้นได้อย่างรวดเร็ว"

โดรน ATMO ยังคงอยู่ในขั้นต้นแบบ แต่ความสามารถในการเปลี่ยนร่างกลางอากาศถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่อาจปฏิวัติการเดินทางทางอากาศในอนาคต