الملخص:
قام فريق بحث في جامعة سنغافورة للتكنولوجيا والتصميم (SUTD) بتطوير منصة روبوت إلكترونية جديدة تسمى ALBATROSS. يمكن تلخيص مفهوم تصميمه على أنه "السقوط مثل بذور القيقب والإبحار مثل المراكب الشراعية". تم تصميم النظام لحل مشكلة المراقبة طويلة المدى في المياه النائية البعيدة عن الساحل. ومن المتوقع أن يستمر العمل في البحر لعدة أسابيع في المستقبل، مما يوفر حلاً منخفض التكلفة وعالي الكفاءة للمراقبة البيئية.
تشير كلمة ALBATROSS إلى "مركبة الهبوط المحمولة جواً المزودة بمستشعر إبحار آلي مزدهر". ويأمل الباحثون في الجمع بين مزايا النشر السريع لمنصات الطيران والقدرة على التحمل طويل الأمد لمعدات الملاحة البحرية، بحيث يمكن إسقاط الروبوت مباشرة من الطائرة إلى المنطقة البحرية المستهدفة، وتعديل موقفه تلقائيًا بعد سقوطه في الماء، واستخدام طاقة الرياح للإبحار بشكل مستقل.
لفترة طويلة، واجهت مراقبة بيئة المحيطات معضلة. على الرغم من أن السفن التقليدية يمكنها البقاء في منطقة المهمة لفترة طويلة وجمع البيانات، إلا أنها غالبًا ما تستغرق وقتًا طويلاً للوصول إلى الموقع المستهدف؛ في حين أن الطائرات يمكن أن تصل بسرعة إلى المنطقة المحددة، إلا أنها لا تستطيع البقاء بشكل مستمر لأداء مهام المراقبة. ويعتقد فريق البحث أن ALBATROSS يجمع بين مزايا كليهما، ويمكن نشره بسرعة والبقاء في الموقع لفترة طويلة.
في سيناريوهات الاستخدام الفعلي، ستقوم الطائرات بنقل طائرات الباتروس إلى المنطقة البحرية المستهدفة وتنفيذ عمليات الإنزال الجوي. تم تجهيز الروبوت بشراعين مجنحين صلبين. لا تعمل هذه الأشرعة المجنحة على إبطاء سرعة الهبوط فحسب، بل تعمل أيضًا كمصدر للطاقة للمراكب الشراعية بعد سقوطها في الماء، لذلك ليست هناك حاجة إلى مظلات إضافية أو معدات هبوط خاصة.
أثناء عملية الهبوط، ستدور أشرعة الجناح بشكل سلبي مثل بذور القيقب، مما ينتج عنه تأثير استقرار من خلال الدوران، مما يبطئ سرعة السقوط ويحافظ على موقف مستقر. عندما تلمس المنصة الماء، فإن تصميمها الخاص لتوزيع الوزن سيساعد الروبوت على استعادة وضعه الصحيح تلقائيًا. بعد ذلك، بدأ الشراعان ذوا الجناحين في استخدام طاقة الرياح لدفع المنصة إلى الأمام، بينما كان سطح الدفة المصمم على شكل هيكل ذيل السمكة هو المسؤول عن التحكم في المسار.
ذكر فريق البحث أن مفهوم تصميم الباتروس ليس محاربة البيئة الطبيعية، ولكن الاستفادة الكاملة من القوى الطبيعية لإنجاز المهام. يعتمد الروبوت على الدوران السلبي لإكمال الهبوط الآمن، ويحقق التصحيح التلقائي من خلال تصميم مركز الجاذبية، ثم يستخدم طاقة الرياح لتحقيق حركة مستمرة. ويعتقد الباحثون أن هذا الهيكل الميكانيكي البسيط نسبيًا من المتوقع أن يقلل التكاليف بشكل كبير ويعزز النشر على نطاق واسع في المناطق التي يصعب الوصول إليها بالطرق التقليدية.
بعد دخول حالة الإبحار، يستطيع ALBATROSS التحرك بشكل مستقل بين نقاط الطريق المتعددة المحددة مسبقًا بالاعتماد فقط على ثلاثة مشغلات وثلاثة أجهزة استشعار للملاحة. ومن أجل التحقق من تأثير التصميم، أطلق فريق البحث النموذج الأولي من ارتفاع 150 مترًا. وأظهرت نتائج الاختبار أن الروبوت ظل مستقرًا أثناء هبوطه، ودخل الماء بقوة تأثير منخفضة، وأكمل بنجاح مهام التوجيه والملاحة المستقلة. ويقدر الباحثون أنه بدون نظام تباطؤ الدوران، فإن طاقة التأثير التي تتعرض لها منصة مماثلة عند سقوطها في الماء ستزيد بنحو 18.5 مرة.
في الاختبارات الميدانية التي أجريت في خزان سنغافورة، حقق نموذج ألباتروس الأكبر حجمًا سرعة قصوى تبلغ حوالي 1 كيلومتر في الساعة وتم تشغيله بشكل مستمر لمدة 3 ساعات تقريبًا. خلال هذه الفترة، نجحت أجهزة الاستشعار المحمولة جواً في جمع البيانات البيئية مثل الرطوبة ودرجة الحرارة واتجاه الرياح.
يعتقد فريق البحث أنه يمكن استخدام هذه المنصة على نطاق واسع في مجالات مثل المراقبة البيئية، وأبحاث تغير المناخ، وعمليات البحث والإنقاذ، والأمن البحري في المستقبل. ولأنها تعتمد بشكل أساسي على طاقة الرياح للدفع، فمن المتوقع أن يتم تمديد وقت تنفيذ مهمتها بشكل كبير مع تقليل استهلاك الطاقة.
ومع ذلك، في الوقت الحاضر، لا يزال ALBATROSS يخضع للاختبار بشكل أساسي في بيئة خاضعة للرقابة ولم يخضع بعد للاختبار الصارم للبحر المفتوح الحقيقي. وقال الباحثون إن المرحلة التالية من العمل ستركز على تعزيز انتقال المنصة إلى تطبيقات البيئة البحرية الفعلية، بما في ذلك تحسين القوة الهيكلية والمتانة والموثوقية في الظروف البحرية القاسية.
من المخطط أيضًا أن يتم تجهيز الإصدارات المستقبلية من ALBATROSS بمعدات استشعار أكثر ثراءً، بما في ذلك أجهزة استشعار تحت الماء، وأنظمة السونار وأجهزة تخزين الطاقة ذات السعة الأكبر، وذلك للقيام بمهام مراقبة المحيطات الأكثر تعقيدًا وطويلة المدى.
التعليقات