پروانه‌ها؛ الگوی پهپادها در جهت‌یابی
استراتژی ناوبری پروانه‌ها بسیار انعطاف‌پذیر و متناسب با جنگل‌های انبوه و متراکم است و می‌تواند در سیستم‌های مسیریابی هواپیماهای بدون سرنشین تحول ایجاد کند
عمادالدین قاسمی پناه_خبرنگار
الگوی پرواز پروانه‌ها می‌تواند به دانشمندان در توسعه برنامه‌های تصمیم‌گیری هواپیماهای بدون سرنشین خودکار به‌منظور جهت‌یابی در محیط‌های ناآشنا کمک کند. پژوهشگران ایالت واشنگتن آمریکا، چگونگی پرواز پروانه‌ها را از طریق یک جنگل شبیه‌سازی شده از پرتوهای نوری، برای ساخت یک مدل ناوبری پهپادی تحلیل کردند. آنها دریافتند که استراتژی ناوبری پروانه‌ها بسیار انعطاف‌پذیر و متناسب با جنگل‌های انبوه و متراکم است. این سازگاری پروانه‌ها احتمالاً به‌خاطر شرایط موجود در زیستگاه آنها ایجاد شده است. این پژوهشگران با استفاده از داده‌های واقعی مسیرهای پرواز پروانه‌ها اعلام کردند که می‌توانند هواپیماهای بدون سرنشین را برای حرکت به‌صورت خودکار در محیط‌های پیچ‌در‌پیچ برنامه‌ریزی کنند.
توماس دانیل، زیست‌شناس دانشگاه واشنگتن در سیاتل و همکارانش 8پروانه موسوم به «شاهین تنباکو»(Mantuca sexta) را در انتهای میله‌های فلزی که به یک حسگر گشتاور وصل شده بودند، سوار کردند.آنها سپس در مقابل هر پروانه یک صحنه «جنگل» متحرک را که از پرتوهای نور تشکیل شده بود، طراحی کرده و پروانه‌ها در مسیر آن حرکت می‌کردند.
این تیم داده‌های مسیری را که هر پروانه از طریق جنگل مجازی طی می‌کرد، جمع‌آوری و با استفاده از این داده‌ها یک مدل ریاضی برای توصیف نحوه پیمایش پروانه‌ها طراحی کرد.
سپس پروفسور دانیل و همکارانش از این مدل استفاده و آن را تبدیل به یک برنامه تصمیم‌گیری کردند که می‌توانست برای هدایت پرواز یک هواپیمای بدون سرنشین مورد استفاده قرار گیرد. برنامه هدایت پهپاد هم در آن جنگل شبیه‌سازی شده و هم در جنگل‌های گوناگون با شکل‌ها و تراکم‌های مختلف درختان مورد آزمایش قرار گرفت.
در گزارش دیلی‌میل آمده است: این پژوهشگران براساس مدل‌سازی خود به این نتیجه رسیدند که پروانه شاهین تنباکو با تکیه بر الگوی ساخته شده از طریق تکان‌های مشخص اشیایی که با پرواز آنها ایجاد می‌شود، خود را هدایت می‌کند. این گروه پژوهشی از این مدل با عنوان «جریان نوری» یاد می‌کنند. این گروه در پژوهش خود نوشته است: ما نباید از این نتایج شگفت‌زده شویم. کاملا روشن است که جریان نوری در حشرات عاملی اساسی برای کنترل پاسخ‌های پرواز است. با این حال، برنامه پرواز که پژوهشگران برای هواپیماهای بدون سرنشین بهینه‌سازی کرده‌اند، حدود 60درصد در آزمایش‌های شبیه‌سازی شده بهتر عمل می‌کنند. دلیل این موضوع این است که این برنامه براساس اطلاعاتی که مربوط به مکان دقیق اشیا در محیط اطراف است، تصمیم می‌گیرد. با وجود این،پژوهشگران دریافتند که استراتژی ناوبری پروانه قابلیت سازگاری زیادی دارد و در ترکیب‌بندی‌های مختلف جنگل عملکرد خوبی دارد. این استراتژی در جنگل‌های متراکم حتی بهتر عمل می‌کند. این موضوع به‌احتمال زیاد به لطف جنگل‌های انبوهی است که پروانه‌ها معمولاً در آن ساکن هستند.
چالش‌های ساخت پهپادهای خودکار
برای ساختن پهپادهای کاملا خودکار باید بر چالش‌های بسیاری فائق آمد تا هواپیماهای بدون سرنشین بتوانند با قوانین محلی، مقررات، شرایط ترافیک هوایی و جاده و استانداردهای ایمنی سازگار شوند. این چالش‌ها شامل موارد زیر است:
طراحی، آزمایش و صدور گواهینامه سنسورها، رادارها و دوربین‌هایی که قادر به مشاهده هرگونه محیطی باشند که پهپاد با آن روبه‌رو می‌شود؛ خصوصاً در هوای نامطلوب.
توسعه، آزمایش و صدور گواهینامه نرم‌افزاری که از لحاظ عملکرد بی‌خطر و ایمن باشد.
افزایش مسافت سفر و ظرفیت حمل از طریق بهبود آیرودینامیک، کاهش وزن و افزایش باتری یا عملکرد سیستم پیشرانه.
سیستم‌های خودکار در پهپاد
چندی پیش، نوعی سیستم گشت‌زنی خودکار برای پهپاد طراحی شد که می‌توانست تقریبا بدون هیچ‌گونه دخالتی از سوی اپراتورهای انسانی فعالیت کند.
این سیستم از 3بخش تشکیل شده که عبارتند از: خود پهپاد، پایگاه روباتیک موسوم به «Airbase» و نرم‌افزار فرماندهی. پهپاد این مجموعه از مجموعه Optimus انتخاب شده و قادر است محموله‌ای به وزن یک کیلوگرم را برای مدت 30دقیقه حمل کند.
وقتی پهپاد کار گشت‌زنی خود را به اتمام رساند روی پایگاهی که برای آن طراحی شده می‌نشیند و در آنجا یک بازوی روباتیک به‌صورت خودکار باتری و محموله پهپاد را از آن جدا می‌کند.
همه این فرایندها نیز با استفاده از نرم‌افزار یکپارچه‌سازی شده‌ای کنترل خواهند شد که به کاربران امکان می‌دهد مسیرهای پرواز را از قبل برنامه‌ریزی کنند.
