Các drone lấy cảm hứng từ sinh học có thể là xu hướng lớn tiếp theo trong chuyến bay không người lái?

Một loạt các nghiên cứu, được hỗ trợ bởi sự phát triển của các startup, cho thấy rằng các drone lấy cảm hứng từ tự nhiên là tương lai của chuyến bay.

Kế hoạch cho tương lai của phương tiện vận chuyển trên không bao gồm việc thấy một đội quân nhỏ các drone cạnh tranh với không gian trên bầu trời với 50 tỷ con chim trên toàn thế giới. Nhưng cũng có tiềm năng của một nơi ở giữa, nơi các drone giống như chim cuối cùng cũng bay cùng với những con vật chúng lấy cảm hứng từ và quadcopter truyền thống.

Một loạt drone mới lấy cảm hứng từ tự nhiên, trong đó có nhiều spin-off của các trường đại học, đang thu hút sự chú ý của các nhà đầu tư. Animal Dynamics, được khởi động vào năm 2015 như một spin-off từ một dự án của Đại học Oxford và từ đó đã huy động được £35 triệu, bán chiếc drone Stork parafoil, có chứa sự lấy cảm hứng từ tự nhiên về cách nó hoạt động (Một dự án trước đó, Skeeter, được lấy cảm hứng nhiều hơn từ cách di chuyển của cánh chuồn chuồn, bao gồm cả sự đẩy bằng cánh đập)).

“Chúng tôi hiểu rằng có những điều trong tự nhiên đã phát triển những giải pháp xuất sắc cho những vấn đề mà chúng ta cũng đối mặt như con người,” chia sẻ Ian Foster, Trưởng Kỹ thuật tại Animal Dynamics, là một trong 91 nhân viên tại công ty.

Điều đó là điều mà Matěj Karásek thấy giống với công ty của mình. Karásek là người sáng lập của Flapper (trước đây là Flapper Drones), một spin-off từ Đại học Công nghệ Delft, có hai nhân viên và đã huy động được 100.000 € vốn hạ giống. Dự án của trường đại học đã kéo dài suốt hơn hai thập kỷ, và được thiết kế để thử nghiệm và phát triển một chiếc drone lấy cảm hứng từ sinh học nhẹ.

Khía cạnh về kích thước và quy mô là một tà ác cần thiết, Karásek nói. “Một trong những ưu điểm chính của drone lấy cảm hứng từ sinh học là chúng cần phải nhỏ vì lý thuyết vật lý,” ông giải thích. Điều này giúp chúng có thể thực hiện các nhiệm vụ chi tiết, tinh tế mà các drone lớn hơn không thể làm được — biến điều này thành một lợi thế từ những gì có thể ban đầu dường như là một hạn chế.

Tạo ra một chiếc drone lấy cảm hứng từ tự nhiên có kích thước lớn đối mặt với vấn đề giống như con dodo: nó không thể bay. Kích thước nhỏ mang lại một lợi ích khác nữa: “Nếu giữ chúng nhỏ, chúng rất an toàn, không chỉ vì kích thước của chúng, mà còn vì chúng có cánh mềm,” Karásek nói.

Christoffer Johansson của Đại học Lund, thuộc một đội ngũ nghiên cứu của đại học mà gần đây đã xuất bản một bài báo nêu rõ phát triển cánh chim robot, cũng nhìn nhận rằng an toàn là một lợi ích của drone lấy cảm hứng từ tự nhiên.

“Quadcopters nhạy cảm với sự tổn thương,” ông nói. “Nếu chúng va vào cái gì đó, chúng sẽ bị hỏng. Những chiếc có cánh đập có thể ít nhạy cảm hơn và có thể là một điều có thể khởi động lại nếu nó rơi xuống.”

Các điểm khác biệt

Stork drone của Animal Dynamics không xem kích thước là vấn đề. Parafoil của nó có thể chở hàng nặng 135 kilogram lên đến 400km, nhờ vào cuộc cách mạng lấy cảm hứng từ tự nhiên của việc trượt sóng hàng cây số mà không cần động cơ — điều mà Foster, Trưởng Kỹ thuật của công ty, tin rằng làm cho nó hữu ích trong các khu vực ít phát triển.

“Chúng tôi muốn có khả năng hoạt động ở những nơi rất xa xôi,” ông nói. “Chúng tôi đang cung cấp viện trợ cho một khu vực mà hạ tầng đã sụp đổ. Không có sân bay ở đó.”

Nhưng đối với các công ty drone như Flapper đang cố gắng tìm một ni niche trong các môi trường đô thị, đông dân cư hơn, an toàn là một lĩnh vực mà nó nhìn thấy dòng drone lấy cảm hứng từ tự nhiên của mình mang lại một điểm khác biệt quan trọng. “Nếu bạn va vào một cái gì đó với một drone thông thường, các cánh quạt sắc nhọn có thể cắt vào đồ vật, nhưng với cánh mềm, chúng thực sự nảy ra khỏi các đối tượng,” Karásek nói.

Flapper được thành lập vào năm 2019 để giải quyết một nhu cầu thị trường hoàn toàn khác trong thế giới giải trí. Karásek tưởng tượng rằng drone giống như chim của mình sẽ thay thế cho các chú chim thực tế trong các chương trình ở công viên giải trí. Sau đó, đại dịch đổ bộ, và nhu cầu trong lĩnh vực này đột ngột giảm sút. Flapper từ đó đã nhìn xa xa hơn ngành công nghiệp giải trí, quảng cáo drone của mình là drone lấy cảm hứng từ tự nhiên đầu tiên trên thế giới có thể bay đứng trong không khí.

Và không chỉ là việc bay đứng trong không khí mà đám drone lấy cảm hứng từ tự nhiên mới có thể thực hiện khác biệt so với quadcopters đã có trên thị trường.

“Vẫn còn nhiều điều mà động vật làm tốt hơn so với drone cơ khí,” Arthur Holland Michel, tác giả của một cuốn sách về lịch sử của drone nói. “Khả năng đậu trên nhiều bề mặt và cấu trúc, ví dụ. Hoặc việc cất cánh và hạ cánh dọc mà không sử dụng nhiều năng lượng, để linh hoạt và nhanh chóng khi bay, hoặc bay trong thời gian rất lâu.” Vì những lý do đó, drone lấy cảm hứng từ tự nhiên mang lại triển vọng lớn,” Michel nói.

An toàn và tinh tế

Sự thiếu phiền toái là một cách mà Flapper hy vọng để quảng bá sản phẩm của mình. Bên cạnh khả năng bay đứng và tính an toàn khi xảy ra va chạm, Flapper cũng nói rằng nó yên tĩnh hơn so với các đối thủ quadcopter truyền thống hơn. “Đó là một tần số khác,” Karásek nói. “Không phải là âm thanh cao tần của cánh quạt, mà nó có tần số thấp hơn, ít xâm phạm hơn và dễ chịu hơn.”

Tất cả những điều đó đều quan trọng, đội ngũ Flapper đánh giá, khi việc sử dụng drone trở nên phổ biến hơn và tích hợp vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Dự kiến ​​ngành công nghiệp drone thương mại sẽ tăng trưởng với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm là 24% đến năm 2030, theo một phân tích ngành công nghiệp.

“Khi chúng ta sử dụng robot và robot bay ngày càng nhiều, chúng ta sẽ bị bao quanh bởi chúng,” Karásek nói. “An toàn sẽ trở nên rất quan trọng, vì hiện tại đó là thứ giới hạn việc sử dụng drone.”

Cả Karásek và Foster đều chỉ ra rằng quy định là một trong những yếu tố kiểm soát chính của sự phát triển của họ. “Khi chúng ta xây dựng niềm tin với các cơ quan quy định, chúng ta có thể mở rộng ra ngoại ô,” Foster nói. “Đây là một phương pháp giai đoạn, giai đoạn. Đó không phải là trường hợp phát triển một sản phẩm, bán nó cho ai đó và xong.” Khung pháp luật hiện tại không có tại thời điểm này.”

Thậm chí nếu có, những drone lấy cảm hứng từ tự nhiên này vẫn có nhược điểm của chúng. Những kế hoạch giống như trong phim khoa học viễn tưởng cho việc sử dụng drone trong tương lai bao gồm việc vận chuyển hàng hóa có kích thước tương đối lớn, giải phóng đường mạng đường sắt khỏi xe tải vận chuyển hàng hóa, và thay vào đó đưa việc vận chuyển sản phẩm vào bầu trời. Điều đó là điều mà drone lấy cảm hứng từ tự nhiên sẽ gặp khó khăn.

Hiện tại, Flapper bán các drone có chiều rộng cánh 50cm, mà Karásek gọi là “khá lớn”. Công ty dự định thu nhỏ, thay vì mở rộng, kích thước của thiết bị. Với trạng thái và phần cứng hiện tại, Karásek tin rằng có thể làm cho drone của mình nhỏ hơn một nửa so với kích thước hiện tại, nhưng điều này bao gồm sự đánh đổi, do giới hạn của công nghệ chủ động.

Karásek từ chối chia sẻ số lượng drone mà Flapper đã bán, nhưng nói rằng công ty đang tập trung hơn vào chất lượng hơn là số lượng — và đang tìm kiếm thị trường ngoài mainstream.

“Nếu chúng ta cạnh tranh với các nhà sản xuất đồ chơi, họ sẽ chỉ sao chép chúng tôi,” Karásek khẳng định. “Nếu chúng ta cạnh tranh với [nhà sản xuất drone Trung Quốc lớn] DJI, họ cũng sẽ sao chép chúng tôi. Chúng tôi đang cố gắng tìm ra cách riêng của mình để tiếp tục phát triển công nghệ nhưng vẫn giữ ngôi nơi đặc biệt của chúng tôi.”

Sự tập trung hiện tại vào drone lấy cảm hứng từ tự nhiên phản ánh một sự quan tâm đối với bản chất lãng mạn của drone, theo quan điểm của Michel.

“Vượt xa những lợi ích thực tế tiềm ẩn, drone lấy cảm hứng từ tự nhiên còn có một sức mạnh kể chuyện quan trọng,” ông nói. “Chúng chỉ dường như rất hiện đại, và chúng tận dụng vào sự quyến rũ nguyên thủy của con người. Một chiếc drone giống như con dơi hoặc đại bàng có khả năng tạo ra sự quan tâm nhiều hơn so với một chiếc quadcopter thông thường.”

Các thiết kế lấy cảm hứng từ tự nhiên cũng được hưởng lợi từ một đẩy mạnh rộng lớn hơn đối với tính bền vững, theo quan điểm của Foster.

“Tự nhiên rất hiệu quả,” ông nói. “Tự nhiên không có nhiều năng lượng để vung tỏa xung quanh. Chúng ta đã trải qua một giai đoạn như con người khi năng lượng rẻ. Bạn có thể đào thêm một ít từ lòng đất và rót thêm nhiên liệu lên đó.”

Lĩnh vực drone lấy cảm hứng từ tự nhiên cũng là một lĩnh vực mà các quốc gia châu Âu cảm thấy họ có địa vị tốt hơn để đối mặt, thay vì cạnh tranh với các ông lớn của Trung Quốc và Hoa Kỳ trong lĩnh vực drone thông thường hơn, nơi các công ty hiện tại đã được thành lập tốt. Điểm khác biệt là chìa khóa quan trọng trong một ngành đang phát triển, cạnh tranh. Và trong một không gian nơi drone sẵn có được coi là quadcopters, những phiên bản lấy cảm hứng từ tự nhiên này nổi bật hơn.