پهپاد (Drone) یک فناوری است که روز به روز به اهمیت بیشتری دست پیدا می‌کند. در این مقاله خواهیم گفت که پهپاد چیست و به کاربردهای آن و انواع مختلف پهپادها می‌پردازیم. با ما همراه باشید تا شناخت بهتری از این فناوری بدست آورید.
پهپاد چیست؟
پهپاد، یک دستگاه پرنده بی‌سرنشین است که با استفاده از کنترل از راه دور یا به صورت خودکار، به انجام وظایف مختلف می‌پردازد. این دستگاه‌ها اغلب دارای یک سیستم پرواز پیشرفته و دوربین‌های هوشمند برای جمع‌آوری تصاویر و اطلاعات هستند. در واقع پهپاد یک وسیله‌ی نقلیه هوایی بدون سرنشین بوده که قبلاً فقط برای اهداف نظامی استفاده می‌شد، اما از دهه ۲۰۰۰، استفاده از پهپادها در اهداف غیرنظامی افزایش یافت. پهپادها از دستگاه‌های ساده به دستگاه‌های مدرن و پیچیده تکامل یافته‌اند. تکنولوژی روزافزون این وسایل نه تنها به تغییر شکل ظاهری آنها کمک کرده بلکه در تأثیرگذاری بر صنایع مختلف نیز نقش موثری داشته است. می‌توان گفت که امروزه پهپاد برای مصارف مختلفی مانند فیلمبرداری، عکس برداری‌های هوایی از مکان‌های غیرقابل دسترس، کشاورزی، عملیات نجات، مسابقات و خوش گذرانی استفاده می‌شود.
در سال‌های اخیر، مطالعات بر روی پهپادهای کوچکی که بتوانند به طور مستقل پرواز و به مردم کمک کنند، ادامه یافته است. از سوی دیگر پیشرفت قطعات الکترونیکی مانند ریزپردازنده‌ها، حسگرها، باتری‌ها و واحدهای ارتباط بی‌سیم باعث شد که پهپادهای کوچکتر از ۱ کیلوگرم با قیمت‌های بسیار مقرون به صرفه‌تر عرضه شوند. البته تغییر سریع، توسعه و تکثیر پهپادها نیز نگرانی‌های مربوط به حریم خصوصی و امنیت را افزایش می‌دهد.
کاربردهای پهپاد
استفاده از پهپادها در زمینه‌های مختلفی از جمله عکاسی و فیلمبرداری هوایی، کشاورزی، نظارت و امنیت، جستجو و نجات، و نظارت محیطی جای خود را پیدا کرده است. این تنوع کاربردها نشان از چگونگی تأثیرگذاری این فناوری در حوزه‌های مختلف دارد.
چنین تجهیزات تکنولوژیکی، همچنین امکان نظارت بر وضعیت تجاری در صنعت ساخت و ساز، تجزیه و تحلیل سریع منطقه حفاری در صنعت معدن، تعیین دقیق حفاری و آماده سازی اولیه را فراهم می‌کند. همچنین در بخش انرژی و زیرساخت‌ها می‌توان جاده‌ها، کابل‌ها و خطوط لوله را با پهپاد مشاهده و تعیین و بر این اساس برنامه‌ریزی کرد. از سوی دیگر سازمان‌های امدادی از هواپیماهای بدون سرنشین برای یافتن اردوگاه‌ها، برنامه‌ریزی مسیرهای حمل و نقل و نظارت بر کار استفاده می‌کنند.
تجربه کشاورزی نوین با دریافت مشاوره از فارس روبویار؛ اطلاعات خود را ثبت کنید.
"*" indicates required fields
پهپادها همچنین امکان تحویل سریع کالاها و خدمات حمل و نقل در مناطق دور افتاده را فراهم می‌کنند. این هواپیماهای بدون سرنشین برای حمل و نقل وظایف مهمی را در تحویل تجهیزات پزشکی و مواد غذایی در فواصل طولانی در مواقع اضطراری و عملیات نجات انجام می‌دهند. پهپادها همچنین در صنعت لجستیک برای شناسایی آسیب‌ها و ترک‌ها در ساختار و بدنه کشتی استفاده می‌شوند و به تیم‌های اضطراری مانند آتش نشانی اجازه می‌دهند تا در مناطق خطرناک به سرعت مداخله کنند. ما همچنین شاهد عملکرد بی‌نظیر پهپادها در بررسی میزان فرسودگی در مسیرهای بزرگراهی، بررسی‌های امنیتی در پل‌ها و تونل‌ها و کنترل‌های داخلی ساختمان‌های نیمه آسیب دیده هستیم.
اگرچه کمبود عمر باتری، در عملیات‌های طولانی مدت مشکل‌ساز است؛ اما می‌توان با تغییر باتری، کارایی این محصولات را افزایش داد. یکی دیگر از محدودیت‌های مهم هواپیماهای بدون سرنشین آن است در تمام مراحل نیاز به نظارت انسانی خواهد بود. در ادامه به کاربردهای پهپاد و اطلاعات تکمیلی در این زمینه می‌پردازیم.
۱. عکاسی و فیلمبرداری هوایی
با پیشرفت فناوری دوربین‌ها، پهپادها به شیوه‌ای نوین در عکاسی و فیلمبرداری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این امکان به عکاسان و فیلمسازان کمک می‌کند تا از دید بالا و زاویه‌های جدید به دنیا نگاه کنند.
۲. نظارت و امنیت
استفاده از پهپادها در پایش و امنیت مناطق مختلف از جمله مرزها، شهرها و حتی رویدادهای عظیم، امکانات بیشتری برای کنترل و پایش فراهم می‌کند. تصاویر زنده و اطلاعات به دست آمده از پهپادها به سرعت واکنش‌پذیری و امنیت را افزایش می‌دهد.
۳. کشاورزی هوشمند
در کشاورزی، پهپادها به عنوان ابزاری بسیار موثر برای پایش و مدیریت مزارع به کار می‌روند. این دستگاه‌ها با استفاده از سنسورها و دوربین‌ها، میزان آبیاری، آفت‌ها و نیازهای گیاهان را ارزیابی می‌کنند.
۴. حمل و نقل
استفاده از پهپادها در حمل و نقل کالاها یا حتی امدادرسانی در مناطق دورافتاده، به سرعت گسترش یافته است. این دستگاه‌ها می‌توانند کالاها را به سرعت به مقاصد مورد نظر منتقل کنند.
انواع پهپادها
پهپادها را می‌توان بر اساس اندازه، از پهپادهای بسیار کوچک تا بزرگ طبقه بندی کرد:
- پهپادهای بسیار کوچک: طول ۱۵۰ میلی متر و وزن ۲۰۰ گرم
- پهپادهای کوچک: طول ۱۵۱-۳۰۰ میلی متر و وزن ۲۰۰-۱۰۰۰ گرم
- پهپادهای متوسط: طول ۳۰۰-۱۲۰۰ میلی متر و وزن ۱-۲۰ کیلوگرم
- پهپادهای بزرگ: طول ۱۲۰ سانتی متر و وزن ۲۰ کیلوگرم
همچنین پهپادها را می‌توان برحسب برد و مسافتی که می‌توانند طی کنند دسته‌بندی کرد:
- پهپادهایی با برد بسیار نزدیک: برد ۵ کیلومتر و زمان پرواز ۱ ساعت
- پهپادهای برد نزدیک: برد ۵۰ کیلومتر، زمان پرواز ۶ ساعت
- پهپادهای کوتاه برد: برد ۱۵۰ کیلومتر، زمان پرواز ۱۲ ساعت
- پهپادهای برد متوسط: برد ۶۴۴ کیلومتر، زمان پرواز ۲۴ ساعت
- پهپادهای دور برد: به برد بیش از ۶۴۴ کیلومتر و زمان پرواز بیش از ۲۴ ساعت تقسیم می شوند. پهپادهای این گروه بندی بیشتر در کارهای نظارتی نظامی، عکسبرداری هوایی و نقشه برداری استفاده می شوند.
بررسی انواع مختلف پهپادها براساس تعداد موتور و پره (بال)
پهپادهای تک روتور (Single-rotor)
هلیکوپترهایی با اندازه کوچک هستند و با انواع سوخت یا به صورت برقی در دسترس خواهند بود. این سری پهپادها پایداری بالایی دارند و برای پرواز در مسافت‌های طولانی‌تر مناسب هستند، اما خطرات ایمنی خواهند داشت.
مولتی کوپتر (Multicopter)
مولتی کوپترها کوچکترین، سبک‌ترین و پرکاربردترین پهپادهای موجود در بازار هستند. مسافت پرواز، سرعت، ارتفاع و بار آنها محدود است. این پهپادها که معمولاً بار سبکی مانند دوربین را حمل می‌کنند، برای مشاهدات زمینی و تعیین زمان پرواز تا ۵۰ دقیقه استفاده می‌شوند. مولتی کوپترها با توجه به تعداد موتور به مدل‌های چهار موتوره (کوادکوپتر)، شش موتوره (هگزاکوپتر) و هشت موتور (اکتوکوپتر) تقسیم می‌شوند.
تریکوپتر (Tricopter)
تریکوپتر نوعی پهپاد است که می‌تواند به صورت عمودی بلند شود و فرود بیاید و هزینه آن نسبت به سایر گزینه ها کمتر است. با این حال، این یک نقطه ضعف مهم است که متقارن نیست.
کوادکوپتر (Quadcopter)
یکی از بهترین نوع پهپادها است. این مدل، ساده و همچنین همه کاره بوده و سهولت استفاده را فراهم می‌کند. این مدل دارای چهار موتور، دو موتور در سمت راست و چپ بوده و می‌تواند بار تا ۵ کیلوگرم را حمل کند. با متقارن بودن ساختار چهار بازوی آن، به راحتی پرواز خواهد کرد و کارایی و عملکرد بی‌نظیری خواهد داشت. اما نقطه ضعف این مدل آن است که در صورت بروز هرگونه نقص، به احتمال زیاد سقوط می کند.
هگزاکوپتر (Hexacopter)
این مدل به لطف سیستم دید پیشرفته و حسگرهای اولتراسونیک می‌تواند عملکرد عالی را حتی در پروازهای داخل ساختمان ارائه دهد. می‌توان آن را به تجهیزات مختلف مجهز کرد و تا ۱۰ کیلوگرم بار را می‌تواند حمل کند. این مدل دارای ویژگی‌های پیشرفته‌ای بوده و امکان عملکرد برد طولانی‌تری را در خارج از سیستم کنترل پرواز و ترمینال دستی مانند بازگشت به موقعیت شروع در هنگام خارج شدن از منطقه تحت پوشش فراهم می‌کند.
اکتاکوپتر (Octocopter)
نوعی پهپاد پیشرفته است که با تجهیزات خود می‌تواند تا ۲۵ کیلوگرم بار را حمل کند. به همین دلیل برای کارهای سنگین انتخاب مناسبی است.
هواپیماهای بدون سرنشین با بال ثابت (Fixed-wing drones)
برخلاف پره‌های چرخشی برخی از پهپادها، این نوع از هواپیماهای بدون سرنشین از بال‌هایی ثابت مانند یک هواپیمای معمولی استفاده می‌کنند. این مدل پهپادها فقط نیاز به استفاده از انرژی برای حرکت به جلو دارند. این پهپادها بسیار کارآمدتر هستند زیرا از نیروی اضافی برای ماندن در هوا استفاده نمی‌کنند، بنابراین می‌توانند مسافت‌های طولانی‌تری را طی کنند و مناطق بسیار بزرگ‌تری را اسکن کنند. پهپادهای بنزینی می‌توانند ۱۶ ساعت یا بیشتر در هوا بمانند. عیب اصلی هواپیماهای بال ثابت این است که نمی‌توانند در یک نقطه پرواز کنند. از دیگر جنبه‌های منفی، هزینه زیاد و دشواری استفاده از پهپادهای بال ثابت است. اما باید به این نکته توجه داشت که یک پهپاد با بال ثابت همیشه بسیار سریعتر از پهپادهای مولتی کوپتر به جلو حرکت می‌کند.
پهپاد هیبریدی VTOL با بال ثابت
پهپادهای هیبریدی VTOL با بال ثابت، یک سری هیبریدی جدید هستند که همچنین می‌توانند به صورت عمودی بلند شوند و فرود بیایند و مزایای پهپادهای بال ثابت و پهپادهای مولتی کوپتر را به طور همزمان در خود جای داده‌اند. این پهپادها، ترکیبی از پهپادهای بال ثابت با روتورهای متصل به پره‌ها و هواپیماهای بدون سرنشین مبتنی بر روتور هستند. پهپاد هوایی بدون سرنشین Hybrid VTOL ، به لطف رویکرد ترکیبی خود، کارایی و عملکرد بی‌نظیری را به کاربران ارائه می‌دهد. از سوی دیگر با معرفی اتوپایلوت‌ها، ژیروسکوپ‌ها و شتاب‌سنج‌های مدرن در این زمینه، کار با این پهپادها آسان‌تر شده است.
چرا باید از پهپادها استفاده کنیم؟
- کارایی بالا: پهپادها به دلیل طراحی هوشمندانه و توانایی‌های منحصربه‌فرد، در انجام مأموریت‌های مختلف با کارایی بسیار بالا عمل می‌کنند.
- کاهش هزینه و زمان: استفاده از پهپادها به ویژه در ماموریت‌های نظامی و امنیتی، هزینه و زمان را به شدت کاهش می‌دهد.
- دسترسی به مناطق دشوار: این دستگاه‌ها به راحتی می‌توانند به مناطق دشوار یا غیرقابل دسترس دست یابند و اطلاعات مورد نیاز را ارائه دهند.
با توجه به توانمندی‌ها و کاربردهای گسترده پهپادها، این فناوری به سرعت به یکی از ابزارهای حیاتی در انواع صنایع تبدیل شده است. از نظامی و امنیتی تا علوم زیست‌محیطی و رسانه، پهپادها در حوزه‌های مختلف زندگی انسان تاثیرگذاری فراوان دارند.
منابع: