DRONE – đôi khi được gọi là “Phương tiện bay không người lái” (UAV) là thiết bị bay nhằm thực hiện các nhiệm vụ thường ngày đến cực kỳ nguy hiểm. Các máy bay không người lái khác nhau có khả năng di chuyển các độ cao và khoảng cách khác nhau.
Vì drone có thể được điều khiển từ xa và bay ở các khoảng cách và độ cao khác nhau, chúng là những ứng cử viên hoàn hảo để đảm nhận một số công việc khó khăn nhất trên thế giới. Chúng có thể được tìm thấy hỗ trợ tìm kiếm những người sống sót sau một cơn bão, giúp cơ quan thực thi pháp luật và quân đội quan sát bầu trời trong các tình huống khủng bố và thúc đẩy nghiên cứu khoa học ở một số vùng khí hậu khắc nghiệt nhất trên hành tinh.
Ban đầu được phát triển cho các ngành công nghiệp hàng không và quân sự, drone đã tìm đường trở thành xu hướng chính vì mức độ an toàn và hiệu quả được nâng cao mà chúng mang lại. Các UAV robot này hoạt động mà không cần phi công trên tàu và với các mức độ tự chủ khác nhau. Mức độ tự chủ của máy bay không người lái có thể từ được điều khiển từ xa (con người điều khiển chuyển động của nó) đến khả năng tự chủ nâng cao, có nghĩa là nó dựa vào hệ thống cảm biến và máy dò LIDAR để tính toán chuyển động của nó.
LỊCH SỬ RA ĐỜI DRONE
THỜI THẾ CHIẾN
Năm 1849 ở Ý, khi Venice đang chiến đấu giành độc lập khỏi Áo. Binh sĩ Áo tấn công Venice bằng khinh khí cầu, khí hydro hoặc khí heli được trang bị bom.
Máy bay điều khiển vô tuyến không người lái đầu tiên được sử dụng trong Thế chiến thứ nhất. Năm 1918, Quân đội Hoa Kỳ đã phát triển thử nghiệm Kettering Bug, một loại máy bay “bom bay” không người lái, chưa từng được sử dụng trong chiến đấu.
Chiếc máy bay không người lái thường được sử dụng đầu tiên xuất hiện vào năm 1935 dưới dạng trang bị lại kích thước đầy đủ của máy bay hai cánh de Havilland DH82B “Queen Bee”, được trang bị radio và điều khiển hoạt động ở ghế sau. Nhưng nhìn chung nó bay không người lái và bị bắn bởi các xạ thủ pháo binh khi huấn luyện. Thuật ngữ máy bay không người lái bắt nguồn từ việc sử dụng ban đầu này, một cách chơi chữ theo danh pháp “Queen Bee”.
Công nghệ UAV tiếp tục được quân đội quan tâm, nhưng nó thường không đáng tin cậy và tốn kém để đưa vào sử dụng. Sau khi lo ngại về việc máy bay do thám bị bắn rơi, quân đội đã xem xét lại về máy bay không người lái. Việc sử dụng máy bay không người lái trong quân đội sớm được mở rộng để đóng vai trò thả tờ rơi và hoạt động như mồi nhử gián điệp.
Việc sử dụng máy bay không người lái quân sự được củng cố vào năm 1982 khi Không quân Israel sử dụng UAV để quét sạch hạm đội Syria với tổn thất tối thiểu cho lực lượng Israel. Các UAV của Israel hoạt động như mồi nhử, gây nhiễu liên lạc và cung cấp khả năng trinh sát video thời gian thực.
Máy bay không người lái tiếp tục là trụ cột trong quân đội, đóng vai trò quan trọng trong tình báo, giám sát và bảo vệ lực lượng, phát hiện pháo binh, theo dõi và thu nhận mục tiêu, đánh giá thiệt hại chiến đấu và trinh sát, cũng như vũ khí.
THỜI HIỆN ĐẠI
Một báo cáo của Wall Street Journal tuyên bố việc sử dụng máy bay không người lái phổ biến bắt đầu vào năm 2006 khi Cơ quan Hải quan và Bảo vệ Biên giới Hoa Kỳ giới thiệu UAV để giám sát biên giới Hoa Kỳ và Mexico.
Cuối năm 2012, Chris Anderson, tổng biên tập tạp chí Wired, nghỉ hưu để cống hiến cho Công ty máy bay không người lái của mình, 3D Robotics, Inc. (3DR). Công ty khởi đầu chuyên về máy bay không người lái cá nhân theo sở thích, giờ đây đã tiếp thị UAV của mình cho các công ty quay phim và chụp ảnh trên không, các doanh nghiệp xây dựng, tiện ích và viễn thông cũng như các công ty an toàn công cộng, cùng những công ty khác.
Cuối năm 2013, Giám đốc điều hành Amazon Jeff Bezos đã công bố kế hoạch sử dụng drone thương mại cho các hoạt động giao hàng. Tuy nhiên, vào tháng 7 năm 2016, công ty khởi nghiệp Flirtey có trụ sở tại Reno đã đánh bại Amazon, giao hàng thành công một gói hàng cho một cư dân ở Nevada thông qua một máy bay không người lái thương mại. Các công ty khác đã làm theo. Ví dụ: vào tháng 9 năm 2016, Học viện Bách khoa Virginia và Đại học Bang đã bắt đầu thử nghiệm với Project Wing, một đơn vị của chủ sở hữu Google là Alphabet, Inc., để thực hiện việc giao hàng, bắt đầu với bánh burrit được sản xuất tại một nhà hàng Chipotle địa phương. Sau đó vào tháng 12 năm 2016, Amazon đã giao gói hàng Prime Air đầu tiên của mình tại Cambridge, Anh. Vào tháng 3 năm 2017, nó đã trình diễn một chuyến giao hàng bằng máy bay không người lái Prime Air ở California.
DRONE HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO
Trong khi drone phục vụ nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như giải trí, chụp ảnh, thương mại và quân sự, hai chức năng cơ bản của chúng là bay và điều hướng.
Để đạt được chuyến bay, máy bay không người lái bao gồm một nguồn năng lượng, chẳng hạn như pin hoặc nhiên liệu, cánh quạt và bộ khung. Khung của máy bay không người lái thường được làm bằng vật liệu composite, nhẹ, để giảm trọng lượng và tăng khả năng cơ động trong khi bay.
Drone yêu cầu một bộ điều khiển, được người điều khiển sử dụng từ xa để khởi động, điều hướng và hạ cánh nó. Bộ điều khiển giao tiếp với máy bay không người lái bằng sóng vô tuyến, bao gồm cả Wi-Fi.
CÔNG NGHỆ, TÍNH NĂNG, BỘ PHẬN
Drone chứa một số lượng lớn các thành phần công nghệ, bao gồm:
- Bộ điều khiển tốc độ điện tử (ESC), một mạch điện tử điều khiển tốc độ và hướng của động cơ.
- Điều khiển chuyến bay.
- Mô-đun GPS.
- Ắc quy.
- Ăng-ten.
- Máy ảnh.
- Cảm biến, bao gồm cảm biến siêu âm và cảm biến tránh va chạm.
- Gia tốc kế, đo tốc độ.
- Máy đo độ cao, đo độ cao.
Các hệ thống định vị, chẳng hạn như GPS, thường được đặt trong mũi của một chiếc drone. GPS trên máy bay không người lái giao tiếp vị trí chính xác của nó với bộ điều khiển. Nếu có, một máy đo độ cao trên máy bay có thể truyền đạt thông tin về độ cao. Máy đo độ cao cũng giúp giữ cho máy bay không người lái ở một độ cao cụ thể, nếu được chỉ huy bởi người điều khiển.
Máy bay không người lái có thể được trang bị một số cảm biến, bao gồm cảm biến khoảng cách (siêu âm, laser, lidar), cảm biến thời gian bay, cảm biến hóa học, cảm biến ổn định và định hướng, trong số những cảm biến khác. Cảm biến hình ảnh cung cấp dữ liệu tĩnh hoặc video, với cảm biến RGB thu thập các bước sóng màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam tiêu chuẩn trực quan và cảm biến đa quang thu thập các bước sóng nhìn thấy và không nhìn thấy, chẳng hạn như tia hồng ngoại và tia cực tím. Gia tốc kế, con quay hồi chuyển, từ kế, khí áp kế và GPS cũng là những tính năng phổ biến của máy bay không người lái.
Ví dụ, cảm biến nhiệt có thể được tích hợp trong các ứng dụng giám sát hoặc an ninh, chẳng hạn như giám sát vật nuôi hoặc phát hiện dấu hiệu nhiệt. Cảm biến siêu quang có thể giúp xác định khoáng chất và thảm thực vật, lý tưởng để sử dụng cho sức khỏe cây trồng, chất lượng nước và thành phần bề mặt.
Một số máy bay không người lái sử dụng cảm biến phát hiện chướng ngại vật và tránh va chạm. Ban đầu, các cảm biến được thiết kế để phát hiện các vật thể phía trước người lái. Một số máy bay không người lái hiện cung cấp khả năng phát hiện chướng ngại vật theo cả sáu hướng: Trước, sau, bên dưới, bên trên và bên này sang bên kia.
Với mục đích hạ cánh, máy bay không người lái sử dụng hệ thống định vị trực quan với camera hướng xuống và cảm biến siêu âm. Các cảm biến siêu âm xác định mức độ gần của máy bay không người lái với mặt đất.
Bất kỳ các tính năng nào của máy bay không người lái đều gắn chặt với loại và trường hợp sử dụng của máy bay không người lái, bao gồm mục đích sử dụng giải trí, chụp ảnh, thương mại và quân sự. Ví dụ về các tính năng bao gồm:
- Loại máy ảnh, độ phân giải video, megapixel và định dạng lưu trữ phương tiện.
- Thời gian bay tối đa, chẳng hạn như khoảng thời gian máy bay không người lái có thể ở trên không.
- Tốc độ tối đa, bao gồm đi lên và đi xuống.
- Độ chính xác khi di chuột.
- Phạm vi cảm giác vượt chướng ngại vật.
- Giữ độ cao, giữ cho máy bay không người lái ở độ cao cố định.
- Nguồn cấp dữ liệu video trực tiếp.
- Nhật ký chuyến bay.
CÁC LOẠI DRONE
Drone tầm gần thường có khả năng di chuyển trong phạm vi 3km – 30km. UAV tầm trung có tầm hoạt động 200km và có thể được sử dụng để thu thập thông tin tình báo, nghiên cứu khoa học và nghiên cứu khí tượng. Các máy bay không người lái tầm xa nhất có khả năng vượt ra ngoài phạm vi 400km và lên đến 5km trong không trung.
DRONE MỘT CÁNH
Drone một cánh trông giống hệt máy bay trực thăng nhỏ và có thể chạy bằng khí hoặc điện. Lưỡi dao đơn và khả năng chạy bằng khí gas giúp nó ổn định và bay được quãng đường xa hơn. Các UAV này thường được sử dụng để vận chuyển các vật thể nặng hơn, bao gồm cả hệ thống LIDAR, có thể được sử dụng để khảo sát đất liền, nghiên cứu bão và lập bản đồ xói mòn do trái đất nóng lên.
DRONE NHIỀU CÁNH
Drone nhiều cánh quạt thường là một số máy bay không người lái nhỏ nhất và nhẹ nhất trên thị trường. Chúng có khoảng cách, tốc độ và độ cao hạn chế, nhưng lại trở thành phương tiện bay hoàn hảo cho những người đam mê và chụp ảnh trên không. Những máy bay không người lái này thường có thể bay 20-30 phút trong không trung mang theo trọng tải nhẹ, chẳng hạn như máy ảnh.
DRONE CỐ ĐỊNH CÁNH
Drone có cánh cố định trông giống như máy bay bình thường, trong đó cánh cung cấp lực nâng thay vì cánh quạt – khiến chúng hoạt động rất hiệu quả. Những chiếc máy bay không người lái này thường sử dụng nhiên liệu thay vì điện, cho phép chúng bay lượn trên không trong hơn 16 giờ. Vì những chiếc máy bay không người lái này thường lớn hơn nhiều và do thiết kế của chúng, chúng cần phải cất cánh và hạ cánh trên đường băng giống như máy bay. Các UAV cánh cố định được sử dụng bởi quân đội để thực hiện các cuộc tấn công, bởi các nhà khoa học thiết kế để mang theo một lượng lớn thiết bị và thậm chí cho các tổ chức phi lợi nhuận để vận chuyển thực phẩm và hàng hóa khác đến những khu vực khó tiếp cận.
MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG
QUÂN SỰ
Có lẽ việc sử dụng máy bay không người lái lâu đời nhất, nổi tiếng nhất và gây tranh cãi là trong quân đội. Quân đội Anh và Hoa Kỳ bắt đầu sử dụng các dạng máy bay không người lái rất cơ bản vào đầu những năm 1940 để do thám phe Trục. Máy bay không người lái của ngày nay tiên tiến hơn nhiều so với UAV trước đây, được trang bị ảnh nhiệt, máy tìm khoảng cách bằng laser và thậm chí cả các công cụ để thực hiện các cuộc không kích. Máy bay không người lái quân sự nổi bật nhất đang được sử dụng hiện nay là MQ-9 Reaper. Máy bay dài 10m, có thể bay 15km trên không mà không bị phát hiện và được trang bị tổ hợp tên lửa và các công cụ thu thập thông tin tình báo.
GIAO NHẬN
Máy bay không người lái giao hàng thường là UAV tự hành được sử dụng để vận chuyển thực phẩm, gói hàng hoặc hàng hóa đến trước cửa nhà bạn. Những phương tiện bay này được gọi là máy bay không người lái giao hàng “chặng cuối” vì chúng được sử dụng để giao hàng từ các cửa hàng hoặc nhà kho gần đó. Các nhà bán lẻ và chuỗi cửa hàng tạp hóa trên toàn quốc đang chuyển sang sử dụng máy bay không người lái như một giải pháp thay thế giao hàng hiệu quả hơn, thay vì phụ thuộc vào các tài xế giao hàng bằng xe tải kém hiệu quả. Những chiếc máy bay không người lái này có thể chở một lượng hàng hóa ấn tượng nặng 25kg đến cửa trước của bạn mà bạn không cần phải ra khỏi nhà. Amazon, Walmart, Google, FedEx, UPS và nhiều thương hiệu lớn khác hiện đang thử nghiệm các phiên bản khác nhau của máy bay không người lái giao hàng.
CỨU HỘ KHẨN CẤP
Đôi khi sẽ là không đủ an toàn để đưa con người vào tình huống cứu hộ do phạm vi hoặc mức độ nghiêm trọng của thảm họa. Đó là lúc máy bay không người lái xuất hiện. Trong trường hợp một chiếc thuyền bị lật hoặc một cá nhân chết đuối, các quan chức có thể ném Phương tiện Tự động Dưới nước (AUV) xuống nước để hỗ trợ cứu hộ. Nếu có tuyết lở, máy bay không người lái sẽ được triển khai để tìm kiếm những người bị kẹt trong tuyết. Nhà sản xuất máy bay, Kaman, thậm chí đã phát triển một chiếc trực thăng không người lái, được gọi là K-MAX, được thiết kế để chở hơn 2700kg hàng hóa. K-MAX đã được sử dụng ở Trung Quốc và Australia để hỗ trợ chữa cháy.
HÀNG KHÔNG VŨ TRỤ
NASA và Không quân Hoa Kỳ đã bí mật thử nghiệm máy bay không người lái hướng tới du hành vũ trụ. X-37B UAV là máy bay không người lái cực kỳ bí mật của Không quân, trông giống như một tàu con thoi thu nhỏ. Nó đã lặng lẽ quay quanh Trái đất trong hai năm qua, lập kỷ lục về chuyến bay dài nhất từ máy bay không người lái (hơn 719 ngày). Mặc dù mơ hồ, Không quân đã cho biết “mục tiêu chính của X-37B gồm: Các công nghệ tàu vũ trụ có thể tái sử dụng cho tương lai của Mỹ trong không gian và các thí nghiệm vận hành có thể quay trở lại và kiểm tra trên Trái đất.” Có vẻ như máy bay không người lái đã được ưu tiên hàng đầu khi nói đến tương lai của khám phá và đổi mới không gian.
BẢO TỒN ĐỘNG VẬT HOANG DÃ, DI TÍCH
Drone là một giải pháp thay thế rẻ hơn và hiệu quả hơn cho việc bảo tồn động vật hoang dã. Theo dõi các quần thể động vật hoang dã là gần như không thể với con người trên mặt đất. Việc có một con mắt trong bầu trời cho phép các nhà bảo tồn động vật hoang dã theo dõi các nhóm động vật chuyển vùng, từ Đười ươi ở Borneo đến Bison trên Great Plains, để có được ý tưởng tốt hơn về sức khỏe của các loài và hệ sinh thái của chúng. Máy bay không người lái bảo tồn cũng trở thành công cụ hoàn hảo trong cuộc chiến chống lại các nỗ lực săn trộm ở châu Á và châu Phi.
Máy bay không người lái cũng đang được sử dụng cho các nỗ lực tái trồng rừng trên khắp thế giới. Những chiếc máy bay không người lái này lùng sục khắp các tầng rừng bị tàn phá bởi hỏa hoạn và thả những bình hạt chứa đầy hạt giống, phân bón và chất dinh dưỡng sẽ giúp một cái cây vươn lên từ đống tro tàn. Đã có khoảng 300 triệu mẫu đất bị phá rừng kể từ đầu những năm 1990. Những gì con người mất khoảng 300 năm để tái trồng rừng có thể được hoàn thành một cách hiệu quả hơn thông qua công nghệ máy bay không người lái gieo hạt.
Cuối cùng, UAV đang trở thành công cụ trong các nỗ lực bảo tồn lịch sử. Drone đang được sử dụng để lập bản đồ kết xuất 3D của các di tích lịch sử như Chernobyl, các địa điểm Hy Lạp cổ đại ở Ephesus, Thổ Nhĩ Kỳ và nghĩa trang của người Do Thái trên khắp châu Âu. Vị trí thuận lợi mang lại cho các nhà bảo tồn lịch sử khả năng tìm ra manh mối về văn hóa và kiến trúc, đồng thời sử dụng hình ảnh 3D để tái tạo các địa điểm đã mất.
Y TẾ
Làm thế nào để bạn nhận được nguồn cung cấp y tế cho những người ở những khu vực khó tiếp cận? Bạn có thể sử dụng công cụ nào để cung cấp nội tạng cho bệnh nhân cấy ghép? Drone là câu trả lời cho cả hai câu hỏi đó. Hiện tại, các phương tiện bay không người lái đang được sử dụng để cung cấp hàng hóa và vật tư y tế khẩn cấp cho các cộng đồng ngoài lưới điện ở vùng nông thôn Alaska. Thay vì dựa vào xe chó kéo, xe trượt tuyết hoặc xe cứu thương không thể xử lý tuyết, người dân Alaska đang dựa vào máy bay không người lái để nhanh chóng nhận được vật tư y tế cứu sống.
Drone cũng đang được khai thác để cung cấp nội tạng hiến tặng cho bệnh nhân cấy ghép. Gần đây, lịch sử đã được tạo ra khi một quả thận được vận chuyển bằng một máy bay không người lái được chế tạo đặc biệt từ một bệnh viện ở Maryland đến bệnh viện tiếp theo chỉ trong vòng chưa đầy năm phút. Điều này có thể làm giảm tốc độ chậm đáng báo động mà các khoản đóng góp thường đến (nếu chúng đến được tất cả). Thông thường, nội tạng được vận chuyển thông qua các chuyến bay thuê hoặc thương mại. Sự chậm trễ và sai sót trong phán quyết gây ra sự chậm trễ nguy hiểm từ hai giờ trở lên đối với 4% tổng số ca giao nội tạng. Drone có thể cắt giảm đáng kể thời gian, đồng thời cung cấp một phương thức vận chuyển nội tạng an toàn và an toàn hơn.
Một minh chứng rõ ràng nữa, trong đợt dịch Covid-19 vừa qua tại Trung Quốc, giới chức nước này đã dùng Drone cùng với công nghệ nhận diện gương mặt còn được sử dụng để tuần tra các không gian công cộng, theo dõi việc những ai không tuân thủ yêu cầu cách ly và kiểm tra hình ảnh thân nhiệt của người đi đường.
NHIẾP ẢNH
Máy bay không người lái là một lợi ích cho các nhiếp ảnh gia, những người sử dụng UAV để chụp các bức ảnh trên không rộng lớn. Bạn đã bao giờ tự hỏi cảm giác như thế nào khi có được tầm nhìn bao quát thành phố, bãi biển hoặc tòa nhà yêu thích của mình chưa? Có những máy bay không người lái được sản xuất đặc biệt để chụp ảnh, cung cấp một cách mới để chụp ảnh một số điểm đến yêu thích của bạn từ trên cao.
TRIỂN VỌNG TƯƠNG LAI
Một số Công ty sản xuất Drone nổi tiếng:
- 3D Robotics
- DJI
- Elistair
- Hubsan
- Identified Technologies
- Insitu
- Measure
- Parrot
- PrecisionHawk
- Yuneec
Các dự đoán cho thị trường máy bay không người lái đều tích cực và lạc quan.
Một báo cáo BI Intelligence của Business Insider năm 2016 dự báo doanh thu từ máy bay không người lái sẽ đạt 12 tỷ USD vào năm 2021, với sự tăng trưởng của việc sử dụng máy bay không người lái của doanh nghiệp để vượt xa lĩnh vực máy bay không người lái tiêu dùng cả về số lượng xuất xưởng và doanh thu vào năm 2021, đạt 29 triệu chuyến hàng trên toàn thế giới.
PricewaterhouseCoopers đã định giá thị trường dịch vụ dựa trên máy bay không người lái là hơn 127 tỷ đô la, với các ngành hàng đầu là cơ sở hạ tầng ở mức 45,2 tỷ đô la, nông nghiệp là 32,5 tỷ đô la và vận tải là 13,0 tỷ đô la.
Về tác động kinh tế, hiệp hội các hệ thống xe không người lái quốc tế (AUVSI) dự đoán ngành công nghiệp máy bay không người lái sẽ tạo ra hơn 100.000 việc làm cho Hoa Kỳ và thêm 82 tỷ đô la cho nền kinh tế Hoa Kỳ vào năm 2025.
Goldman Sachs dự đoán thị trường máy bay không người lái trị giá 100 tỷ USD từ năm 2016 đến năm 2020, trong đó quân đội chiếm phần lớn trong số đó với chi tiêu 70 tỷ USD. Máy bay không người lái của người tiêu dùng sẽ chiếm 17 tỷ đô la thị trường đó, với việc sử dụng cho mục đích thương mại và dân sự của chính phủ chiếm 13 tỷ đô la. Trong khi đó, ngành xây dựng dự kiến sẽ chi 11,164 triệu đô la cho các ứng dụng như khảo sát, kiểm tra và giám sát tòa nhà, và nông nghiệp là 5,922 triệu đô la cho các ứng dụng bao gồm theo dõi sức khỏe, quét đất và ước tính năng suất. Các ngành hàng đầu khác bao gồm yêu cầu bảo hiểm, dầu khí ngoài khơi và lọc dầu, cảnh sát Hoa Kỳ, cứu hỏa, Cảnh sát biển và Bảo vệ khách hàng và Biên giới, báo chí, bất động sản và tiện ích.
Giáo dục máy bay không người lái cũng đang được mở rộng; Đại học Hàng không Embry-Riddle, từ lâu là nơi đào tạo cho ngành hàng không, hiện cung cấp bằng Cử nhân Khoa học về các ứng dụng hệ thống không người lái, Thạc sĩ Khoa học về các hệ thống không người lái và một sinh viên chưa tốt nghiệp về các hệ thống drone.