Trung Quốc ra mắt phần mềm điều khiển drone khung tre miễn phí

Được phát triển bởi trường hàng không dân dụng thuộc Đại học Bách khoa Tây Bắc (Trung Quốc), hệ thống này nhằm giải quyết một nút thắt lâu nay trong thiết kế drone bền vững: tích hợp vật liệu phi truyền thống với khả năng điều khiển tự động hiệu suất cao, mở đường cho sự phát triển của các loại drone thân thiện với môi trường và có chi phí thấp.

Khác với khung máy bay thông thường làm từ vật liệu composite, cấu trúc tre tạo ra các rung động tần số thấp, thường nằm trong dải từ 8 đến 20 hertz, khiến các bộ điều khiển bay tiêu chuẩn gặp khó khăn trong việc xử lý. Theo bài báo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Heilongjiang Science, các bộ điều khiển bay thương mại hiện tại thường có mã nguồn đóng và thiếu linh hoạt, hoặc là mã nguồn mở nhưng lại thích ứng kém với nhu cầu phát triển cục bộ, làm hạn chế quá trình thương mại hóa của các loại drone làm từ tre.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một bảng điều khiển bay tùy chỉnh được xây dựng xung quanh một chip công nghiệp, kết hợp với hệ thống thiết bị đo quán tính kép. Quan trọng hơn, họ đã thiết kế lại các thuật toán điều khiển để phù hợp với đặc tính cấu trúc độc đáo của tre. Bằng cách tinh chỉnh bộ lọc Kalman mở rộng và tận dụng các đặc tính giảm xóc tự nhiên của tre, hệ thống giúp giảm độ trễ điều khiển từ 15-20 mili-giây xuống chỉ còn 8-10 mili-giây, qua đó cải thiện độ nhạy trong khi vẫn duy trì được độ ổn định của máy bay.

Phần mềm mới áp dụng khung xuất bản - đăng ký dạng mô-đun, cho phép xử lý dữ liệu song song và dễ dàng mở rộng hệ thống. Nó cũng tương thích hoàn toàn với hệ sinh thái điện tử phổ biến và giao thức giao tiếp MAVLink, đảm bảo khả năng kết nối với các nền tảng drone hiện có. Điểm mấu chốt là hệ thống này sử dụng mã nguồn mở không chỉ ở cấp độ phần mềm mà còn ở khả năng tích hợp phần cứng - phần mềm.

Kỹ sư cấp cao Điền Vĩ, một thành viên của dự án, đã viết: "Bằng cách cung cấp mã nguồn mở cho cả phần mềm điều khiển bay và các cấu hình tham số cấu trúc, chúng tôi cho phép người dùng điều chỉnh hệ thống cho các thiết kế khung máy bay bằng tre khác nhau mà không cần viết lại các thuật toán điều khiển cốt lõi". Ông cũng nhấn mạnh: "Phương pháp hợp tác thiết kế phần cứng - phần mềm này làm giảm đáng kể rào cản đối với quá trình phát triển thứ cấp và có thể đẩy nhanh việc áp dụng UAV thân thiện với môi trường trong cả công nghiệp và giáo dục."

Nhóm nghiên cứu đánh giá rằng hệ thống này đã lấp đầy một khoảng trống quan trọng giữa các vật liệu khung máy bay bền vững và tính năng kiểm soát bay tự động. Hệ thống này có tiềm năng ứng dụng cao trong việc giám sát môi trường, kiểm tra lâm nghiệp và giáo dục khoa học. Chia sẻ về định hướng tiếp theo, nhóm của chuyên gia Điền cho biết: "Những nâng cấp trong tương lai sẽ tập trung vào sự tích hợp cao hơn, cải thiện khả năng thích ứng với môi trường và độ tin cậy lâu dài dưới các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm khác nhau".