Công nghệ mới hỗ trợ hoạt động cứu hộ

Máy bay không người lái giải cứu người bơi lội đuối nước

Tai nạn đuối nước gây ra mối đe dọa toàn cầu, từ các vùng ven biển đến sông hồ trong đất liền. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), đuối nước là nguyên nhân đứng thứ ba gây tử vong do sự cố không chủ ý. Công ty Trung Quốc Didiok Makings, có trụ sở tại thành phố Quảng Châu, đã phát triển TY-3R - hệ thống Máy bay không người lái cứu hộ trên không - nhằm mục đích cứu người bằng cách kết hợp thiết bị nổi và công nghệ.

Bên trái: Người điều khiển vác TY-3R trên vai, bên phải là TY-3R trôi nổi trên đại dương.

Didiok Makings thiết kế máy bay không người lái TY-3R lấy tín hiệu từ lực nổi của phao cứu sinh. Khi người bơi đang vật lộn với dòng nước mạnh hoặc kiệt sức, lực lượng cứu hộ có thể nhanh chóng triển khai công cụ cứu sinh trên không này. TY-3R TY-3R sẽ nhanh chóng được kích hoạt, cất cánh lên không trung và bay về phía người có nguy cơ đuối nước. Sử dụng điều khiển từ xa, người điều khiển có thể hướng dẫn máy bay không người lái đạt tốc độ lên tới 47 km/giờ.

TY-3R được trang bị camera một trục cung cấp chế độ xem HD 720p theo thời gian thực ngay cả trong các tình huống không thể nhìn thẳng.

Thiết kế nặng dưới 5 kg cho phép một người điều khiển duy nhất vận chuyển và triển khai máy bay không người lái.

Theo Didiok Makings, TY-3R có thể cất cánh trong điều kiện sức cản gió cấp 6. Trong những điều kiện như vậy, tốc độ gió thường thay đổi trong khoảng 40-50 km/h. TY-3R hạ cánh ngay trên mặt nước khi tiếp cận người bơi đang gặp nguy hiểm, biến thành một thiết bị nổi đáng tin cậy. TY-3R có khả năng hỗ trợ đồng thời tối đa hai người lớn. Ngoài khả năng nổi tức thời, TY-3R còn đóng vai trò là đèn hiệu cho các nỗ lực cứu hộ tiếp theo. Lực lượng cứu hộ có thể nhanh chóng xác định vị trí của máy bay không người lái, cách xa tới 1,1 km.

Didiok Makings tuyên bố máy bay không người lái của họ cho phép đẩy nhanh mọi nhiệm vụ giải cứu thông thường. Sau khi người bơi đã lên tàu cứu hộ an toàn, TY-3R sẽ tự động quay trở lại điểm phóng, sẵn sàng cho nhiệm vụ tiếp theo. Hệ thống Drone cứu hộ trên không - dưới nước mới này hứa hẹn giúp giảm đáng kể thời gian phản hồi và tăng cơ hội can thiệp cứu sống thành công.

Didiok Makings chế tạo hệ thống Máy bay không người lái cứu hộ trên không -dưới nước TY-3R bằng cách sử dụng vật liệu composite có độ bền cao để làm cho nó trở nên chắc chắn. Máy bay không người lái có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt, điển hình trong mọi tình huống cứu hộ dưới nước. Ngoài ra, những máy bay không người lái này có thể chìm trong thời gian dài. Xếp hạng chống nước IP68, TY-3R đảm bảo vẫn hoạt động tốt và hiệu quả ngay cả trong những tình huống khó khăn nhất. Thiết kế nặng dưới 5 kg cho phép một người điều khiển duy nhất vận chuyển và triển khai máy bay không người lái. Hơn nữa, TY-3R có thể bay liên tục tới 10 phút.

Loại gián rít Madagascar.

Kết hợp với khả năng chống gió mạnh, TY-3R là một lựa chọn linh hoạt trong nhiều tình huống khác nhau, từ vùng biển rộng mở đến đường thủy nội địa xa xôi. Hệ thống Máy bay không người lái cứu hộ trên không-nước TY-3R được thiết kế chú trọng đến khả năng bảo trì. Bốn cửa sập trên máy bay không người lái cung cấp khả năng tiếp cận dễ dàng để bảo trì hoặc thay pin. Didiok Makings hình dung TY-3R sẽ trở thành một công cụ không thể thiếu dành cho những người ứng cứu khẩn cấp, các cơ quan thực thi pháp luật và tổ chức hàng hải chuyên bảo vệ sinh mạng trên mặt nước. Công ty đã thành lập bộ phận hậu mãi và cơ sở thử nghiệm chuyến bay để cung cấp cho khách hàng và nhà khai thác dịch vụ và đào tạo tối ưu

Gián cyborg hỗ trợ nhiệm vụ giải cứu

Một nhóm nhà nghiên cứu tạo ra thuật toán khai thác bản năng của côn trùng để điều hướng bầy đàn hiệu quả. Hệ thống nhiều robot dẫn đường trên địa hình cứng luôn là một nhiệm vụ khó khăn. Điều này là do robot truyền thống vốn bị hạn chế trong việc tránh va chạm, thích nghi với môi trường xung quanh mới và duy trì năng lượng. Để giải quyết vấn đề này, nghiên cứu mới đề xuất tích hợp côn trùng sống với bộ điều khiển điện tử thu nhỏ cho phép điều khiển có thể lập trình tương tự như robot, giải quyết những hạn chế hiện có.

Thuật toán phi tập trung được đề xuất hướng dẫn bầy côn trùng robot di chuyển qua địa hình đầy cát.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Tính hiệu quả của thuật toán được chứng minh thông qua xác thực thử nghiệm trong đó một đàn người máy được điều hướng thành công qua một cánh đồng cát không xác định có chướng ngại vật và đồi núi”. Nhóm nghiên cứu tuyên bố công nghệ như vậy cho phép sử dụng hiệu quả các nhóm nhiều robot trong mọi nhiệm vụ tìm kiếm và cứu hộ. Chi tiết về nghiên cứu được báo cáo bởi một nhóm nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang ở Singapore và công bố trên tạp chí ariXiv.

Nhóm nhà nghiên cứu giới thiệu côn trùng robot như một giải pháp khắc phục những hạn chế của robot truyền thống trong việc điều hướng bầy đàn. Nhóm nhà nghiên cứu cho rằng côn trùng robot mang lại những lợi ích như tiết kiệm năng lượng và khả năng thích ứng với địa hình phức tạp bằng cách kết hợp côn trùng sống với bộ điều khiển điện tử thu nhỏ. Được trang bị hệ thống cảm giác phức tạp, chúng có thể nhanh chóng nhận thức và phản ứng với môi trường, phát hiện và tránh chướng ngại vật một cách hiệu quả. Trong khi nghiên cứu trước đây tập trung vào điều khiển một cyborg, nghiên cứu của nhóm giải quyết vấn đề điều hướng nhiều cyborg, tận dụng các ưu điểm của hệ thống đa tác nhân, bao gồm khả năng chịu lỗi và giải quyết vấn đề phân tán.

Nhóm nhà nghiên cứu đã tiến hành loạt thí nghiệm trong đó những con gián rít Madagascar được gắn “ba lô”, cho phép điều khiển từ xa thông qua một máy tính trung tâm. Những chiếc ba lô này truyền lệnh thông qua mạng điện cực đặt bên cạnh các cơ quan cảm giác của gián, hướng dẫn chúng theo những hướng cụ thể. Nhóm nhà nghiên cứu cho biết: “Mặc dù những sinh vật này, được gọi là côn trùng robot, có khả năng tránh va chạm với nhau và chướng ngại vật theo bản năng trong khi thích nghi với địa hình phức tạp, nhưng vẫn thiếu tài liệu về việc điều khiển hệ thống nhiều người máy”.

Những con gián robot đang được thử nghiệm trên địa hình sa mạc.

Sự đa dạng nội tại của côn trùng robot gây khó khăn và khiến việc kiểm soát chính xác trở nên khó khăn hơn, đặc biệt trong những tình huống có thể xảy ra sự vướng víu theo bầy đàn. Để giải quyết những vấn đề, nhóm tạo ra thuật toán điều khiển độc đáo lấy cảm hứng từ nhóm tham quan (TGI). Thuật toán cố gắng sử dụng khuynh hướng sinh học của côn trùng đồng thời đảm bảo khả năng điều hướng bầy đàn hiệu quả. Trong một tình huống khó khăn, khả năng tồn tại của thuật toán điều hướng bầy đàn được đề xuất sẽ được kiểm tra trong loạt thử nghiệm trong thế giới thực. Mười thử nghiệm đã được thực hiện để chứng minh tính hiệu quả của công nghệ mới. Cánh đồng cát rộng 3,5 m x 3,5 m với những ngọn đồi và đá được dùng làm nền tảng cho nghiên cứu sử dụng 20 côn trùng robot. Hai mươi côn trùng robot này có một người lãnh đạo và 19 cá thể đi theo.

Theo nghiên cứu, 19 cá thể theo dõi chỉ biết vị trí tương đối của nhau; trong khi robot lãnh đạo nhận thức được quan điểm khách quan. Những côn trùng robot theo sau có thể phân biệt hành vi giữa lãnh đạo của chúng và chính chúng. Kết quả cho thấy thuật toán điều khiển TGI được đề xuất khai thác khả năng thích ứng bẩm sinh của côn trùng, tối ưu hóa phản ứng của chúng với những môi trường đa dạng đồng thời giảm thiểu nhu cầu kích thích điện thường xuyên và kéo dài thời gian vận hành hệ thống. Ngoài ra, tính chất phi tập trung của nó đảm bảo khả năng mở rộng cho các nhóm lớn hơn, với mỗi cyborg đưa ra quyết định dựa trên thông tin địa phương.

Mặc dù loạt thí nghiệm sử dụng dữ liệu tập trung, nhưng những lần lặp lại trong tương lai có thể tích hợp hệ thống định vị tiên tiến như các đơn vị đo quán tính micro-nano và công nghệ RFID. Theo nhóm nhà nghiên cứu, những giải pháp này mang lại độ chính xác đến từng centimet và nâng cao khả năng tồn tại thực tế của chiến lược điều khiển.

Nhóm nhận thấy tiềm năng của hệ thống trong việc hỗ trợ hoạt động tìm kiếm và cứu hộ sau thiên tai hoặc thu thập các chỉ số môi trường trên một khu vực rộng hơn.

Duy Minh (Tổng hợp)