همه چیر درباره پهپاد، کوادکوپتر و هلی شات

فرارو- در سال‌های اخیر نام هایی، چون پهباد، کوادکوپتر و هلی شات را به صورت مرتبط از گوشه و کنار و در زمینه‌های مختلف نظامی، فن آوری‌های نوین، صنعت تصویربرداری، حمل و نقل و ... می‌شنویم. اگرچه این پرنده‌های بدون سرنشین تکنولوژی جدیدی به شمار می‌روند، اما شاید کمتر کسی وجود داشته باشد این تکنولوژی‌ها و کارکرد‌های آن را از نزدیک ندیده باشد. اما پهپاد، کوادکوپتر و هلی شات، دقیقاً چگونه تکنولوژی هستند و چه کاربرد‌هایی در زندگی ما دارند؟ اگر بخواهیم یکی از این تجهیزات را برای خود تهیه کنیم، باید به چه نکاتی توجه کنیم؟ برای یافتن پاسخ این سوالات با همراه باشید تا اطلاعات جامعی را در خصوص این تکنولوژی‌ها در اختیار شما قرار دهیم.

پهپاد در واقع فارسی شده کلمه انگلیسی unmanned aerial vehicle یا UAV است که مخفف شده عبارت «پرنده هدایت پذیر از دور» می‌باشد و به آن پرنده یا هواگرد بدون سرنشین نیز می‌گویند. به عبارت دیگر پهپاد وسیله‌ای هوایی و بدون سرنشین است که امکان هدایت آن از راه دور وجود دارد. بدین ترتیب کنترل پهپاد بدون نیاز به حضور فیزیکی انسان در وسیله پرنده صورت می‌پذیرد با این حال انسان می‌تواند به عنوان محموله در پهپاد حضور داشته باشد. پهپاد ابتدا برای اهداف نظامی و جاسوسی ساخته شد، اما در گذر زمان طی چند دهه گذشته کاربرد‌های دیگر نیز پیدا کرده به نحوی که امروزه تمام عرصه‌های زندگی بشر را در بر گرفته است.

اصولاً در ساخت پهپاد‌ها از مواد سبک استفاده می‌شود تا ضمن برخورداری از وزن کمتر، حرکت راحت‌تری داشته باشند. نظر به شکل و اندازه و کاربرد پهپاد‌ها اجزای متفاوتی برای هر یک در نظر گرفته می‌شود، اما چند مورد از اصلی‌ترین قطعات به کاررفته در هر یک از پهپاد‌ها عبارتند از: قاب موتور که باید از تکنولوژی ضد آب بهره‌مند باشد، فرستنده و گیرنده، ملخ یا بال و منابع انرژی که می‌توان از باطری به این منظور استفاده کرد. بدنه پهپاد نیز باید به گون‍ه‌ای طراحی شود که کلیه لوازم مرتبط با نوع عملکرد مورد نظر را در خود جای دهد، با شرایط مختلف نیز سازگار باشد. همچنین موتور‌های پهپادها، یکی از اساسی‌ترین قسمت‌های یک پهپاد هستند که باید دور بالا و وزن کم داشته باشند تا پایداری مناسب را برای پهپاد تأمین کنند.

 

پهباد‌ها را می‌توان براساس فاکتور‌های مختلفی همچون؛ نوع کاربرد، اندازه پهپاد و یا ساختار کلی شکل پهبادها، تقسیم بندی کرد؛ بنابراین با این توضیح مختصر می‌توان پهپاد‌ها را به انواع زیر دسته بندی کرد؛

ــ پهپاد‌های نظامی: ایده ساخت پهپاد‌های نظامی به سال ۱۸۳۹ میلادی باز می‌گردد، زمانی که اتریشی‌ها به منظور حمله به ونیز، برای حمل مواد منفجره از بالون استفاده کردند. امروزه این وسیله توسعه و کاربرد قابل توجهی در ارتش کشور‌های مختلف پیدا کرده است چراکه علاوه بر کاهش هزینه‌ها در زمینه استفاده از سلاح‌های مرسوم (همچون هواپیما‌های جنگی)، سبب کاهش تلفات انسانی در نیرو‌های خودی نیز می‌شود. کاربرد پهپاد‌های نظامی در میدان جنگ تنها به حمل مواد منفجره ختم نمی‌شود، بلکه امروزه در شناسایی هدف، عکس برداری و عملیات تهاجمی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ــ پهپاد‌های جاسوسی: این پهپاد‌ها در محیط‌های جنگی و خصمانه به منظور عکسبرداری، شناسایی، تصاویر هوایی و نظارت هم در طول روز و هم در شب کاربرد دارند. در این نمونه، پرنده می‌تواند به وسیله خلبان و از طریق سیستم هدایت بر روی سطح زمین کنترل شود و یا اینکه به صورت خودکار و (مستقل از پرواز تا فرود) به واسطه یک اپراتور واحد عمل کند. در کاربرد جاسوسی، این پهپاد مجهز به سیستمی است که دارای داده‌های رمزگذاری شده است که از طریق آن عکس‌ها و فیلم‌های با کیفیت و سرعت بالا توسط سنسور‌های پردازنده مخابره می‌شود.

ــ پهپاد‌های لجستیکی: استفاده از این نوع پهپاد‌ها اگرچه کاملاً نوپا به نظر می‌رسد، اما معضلاتی همچون ترافیک و آلودگی هوا در شهرها، هزینه‌های بالای حمل و نقل و نظارت بر ساختار‌های ارتباطی، آینده روشنی را در پیش روی این نوع پهپاد‌ها قرار داده است.

ــ پهپاد‌های تجاری: این نوع پهپاد‌ها نیز در ابتدای راه خود هستند، اما کاربرد‌های وسیعی از سیستم‌های نظارتی گرفته تا سینما و کشاورزی را دارا هستند. کاربرد در اورژانس و پلیس، معماری و تبلیغات، محیط زیست، حمل و نقل و ارتباطات، فیلم برداری و عکس برداری، بخشی از کاربرد‌های وسیع این نوع پهبادهاست.

ــ وسیله نقلیه هوایی میکرو (MAV) یا پهپاد‌های بسیار کوچک: این مدل، وسیله‌ای کاملاً عملیاتی، دارای قابلیت نظامی و پرواز‌های کوتاه هستند. وزن این پهپاد‌ها در مقایسه با سایر پرنده‌ها بسیار کم است و کمتر از یک کیلوگرم است؛ به همین خاطر به راحتی با جریان هوا تحت تاثیر قرار می‌گیرند. این دسته می‌توانند به مدت چند ساعت با استفاده از باتری به پرواز درآیند. کاربرد‌های این پهپاد در حال حاضر شامل عکاسی، نظامی و تحقیقاتی است.

ــ پهپاد‌های مینیاتوری (SUAV): هرچند قوانین بین المللی در خصوص وزن یکسان نیست، این وسیله با وزنی کمتر از ۲۵ کیلوگرم قابلیت حمل توسط انسان را دارد و در اهداف نظامی کاربرد دارد. تا ارتفاع هشت هزار فوت می‌توانند پرواز کنند و توانایی مخابره عکس در آن واحد از اهداف دشمن را دارا هستند.

ــ پهپاد‌های سنگین: این پهپاد‌ها وزن‌هایی به مراتب بیش از نمونه‌های ذکر شده دارند و در اکثر مواقع در جهت اهداف نظامی و گاهی نیز در زمینه‌های اهداف کشاورزی مانند اسپری آفت کش‌ها یا کود، کاربرد دارند.

 

پهپاد‌ها هم اکنون به طور گسترده در زمینه‌های مخابرات، ناوبری جهانی، تحقیقات هواشناسی، جغرافیایی و جاسوسی به کار گرفته شده اند. از مصارف غیرنظامی پهپاد‌ها نیز می‌توان به حادثه فوکوشیمای ژاپن که از پهپاد‌ها برای بررسی آسیب‌های وارده به این نیروگاه استفاده شد، اشاره نمود. پهپاد‌ها همچنین نقش مهم و تاثیرگذاری در شناسایی و ردیابی کشتی‌هایی که به صید غیرقانونی موجودات دریایی نظیر ماهی می‌پردازند یا خاموش کردن آتش سوزی‌ها و جایی که پرواز برای خلبان خطر دارد، ایفا می‌کنند. اما به تازگی وظیفه غیرنظامی تازه‌ای برای پهپاد‌ها در نظر گرفته شده تا به ایفای نقش متفاوتی بپردازند. شرکت‌های معروف آمازون، گوگل و‌ای بی اقدام به طراحی و ساخت پهپاد‌های کالابر نموده اند. از ویژگی‌های بارز این طرح می‌شود به بالارفتن سرعت تحویل سفارش‌ها به مشتریان اشاره کرد. علاوه بر این‌ها هم اکنون در اروپا پهپاد‌های هلندی نقش قابل توجهی در قالب نیرو‌های امداد و نجات، اورژانس و آمبولانس ایفا می‌نمایند و به کمک مصدومان و زخمی‌ها می‌شتابند. موارد ذیل از جمله دیگر کاربرد پهپاد‌ها هستند.

ــ خدمات عمومی
ــ نظامی و جاسوسی
ــ خبرنگاری، عکاسی و فیلم سازی
ــ علوم طبیعی و محیط زیست
ــ تبلیغات و تحویل مرسوله
ــ استفاده در صنعت (مانند آمارگیری، نظارت، گشت زنی و...)
ــ امداد رسانی در زمان فجایع طبیعی، حوادث و اتفاقات غیر مترقبه (امداد و نجات)
ــ برای تحریف و سرگرمی

کوادکوپتر از کلمه انگلیسی quadcopter آمده که خود کلمه «کواد» به معنی عدد ۴ است. در واقع کوادکوپتر نوعی وسیله پروازی بدون سرنشین و نسبتاً ساده‌ای است که به طور معمول با استفاده از چهار ملخ بر روی چهار بازو، به حرکت و پرواز در می‌آید. کوادکوپتر در واقع نوعی هلیکوپتر کوچک با چهار ملخ (یا بیشتر) است که به دلیل طراحی خاصی که نسبت به هلیکوپتر‌ها دارند، پرواز پایدارتری داشته و به همین دلیل آن‌ها را برای کار‌های نظارتی و تصویر برداری هوایی مناسب می‌کند. کوادکوپتر‌ها با هلیکوپتر‌ها و یا هواپیما‌ها کاملا متفاوت هستند. در یک هواپیما وظیفه حرکت و تغییر جهت به عهده بال‌ها می‌باشد، اما در کوادکوپتر‌ها این وظیفه به عهده ملخ‌ها می‌باشد. هلیکوپتر نیز از ملخ اصلی و مرکزی خودش برای تولید نیروی بالابر استفاده می‌کند. اما کوادکوپتر‌ها با کمک ۴ ملخ و کامپیوتر توانایی پرواز و تولید نیروی بالابر را دارند. ایده‌های اولیه کوادکوپتر‌ها در سال‌های ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ ظاهر شد، اما آن طراح‌های اولیه عملکرد بد، سطح بالایی از بی ثباتی و نیاز به دقت فوق‌العاده زیاد و اعمال دستورات متعدد از طرف خلبان داشتند. پیشرفت تکنولوژی الکترونیکی در خصوص رایانه‌های کنترل پرواز، موتور‌های بدون هسته و بدون برس، ریز پردازنده‌ها، باتری ها، شتاب سنج ها، دوربین‌ها و حتی سیستم‌های GPS، امکان پرواز به شیوه اکنون کوادکوپتر‌ها را ایجاد نمود. برد کوادکوپتر به رادیو کنترل آن بستگی دارد. یعنی هر چقدر رادیوکنترل ما آنتن بدهد کوادکوپتر هم همان قدر برد دارد. به طور معمول رادیو کنترل‌های که برای کوادکوپتر‌های حرفه‌ای استفاده می‌شوند معمولا ۱ کیلومتر و رادیو کنترل‌های کوادکوپتر‌های اسباب بازی و تفریحی حدودا ۱۰۰ متر برد دارند.

 

اگرچه کوادکوپتر‌ها را می‌توان براساس کاربرد و یا حتی تعداد ملخ‌ها دسته بندی کرد، اما شاید ساده‌ترین تقسیم بندی کوادکوپتر‌ها را می‌توان براساس نحوه کنترل آن‌ها در نظر گرفت. براین اساس کوادکوپتر‌ها را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:

ــ کنترل از طریق دید مستقیم: این نوع کوادکوپتر‌ها به نظارت مستقیم فرد هدایت کننده، کنترل می‌شوند و فرد تا جایی که قادر به دیدن کوادکوپتر است می‌تواند این پرنده را کنترل کند.

ــ کنترل با دید غیر مستقیم: یعنی با استفاده از دوربینی که روی کواد کوپتر نصب میشود آن را کنترل کنیم در این نوع کنترل ما کواد کوپتر مان را با چشم نمی‌بینیم و کاربرد این روش کنترل برای وقتی است که ما نمیتونیم به مکانی که کوادکوپتر وارد آن میشود وارد شویم این عدم امکان حضور میتونه بخاطر صعبور عبور اون مکان یا خطرناک و نا ایمن بودن محل باشد مثلا کواد کوپتر که میخواد وارد یک ساختمون در حال ریزش یا در مناطقی که نشت رادیوکتیو داریم برود.

ــ کنترل هوشمند: در این نوع کنترل کوادکوپتر با استفاده از هوش مصنوعی و پردازش تصویر اقدام به تشخیص و تصمیم گیر می‌کند.

کواد‌های شخصی در سال‌های اخیر چه به عنوان وسیله‌ای برای سرگرمی و چه به عنوان وسیله‌ای برای خلق عکس‌های زیبا توسط عکاس‌های حرفه‌ای خیلی مورد توجه قرار گرفته اند. با پیشرفت تکنولوژی، کاربرد‌های تازه‌ای از کواد‌ها در حال ظهور کردن است که در ادامه به بخشی از آن‌ها می‌پردازیم:

ــ صنعت هواپیمایی: از کواد‌ها به منظور بررسی و تشخیص عیب‌های ظاهری بدنه هواپیما که نقش مهمی در ایمنی پرواز دارد استفاده کرد. این کار در گذشته به وسیله مهندسان آموزش دیده انجام می‌شده است. اما اکنون تنها نیاز است که کواد به همراه یک دوربین HD به پرواز درآید و مهندس ناظر آن را کنترل کرده و تصاویر و فیلم‌های لازم را از بدنه هواپیما تهیه کند و سپس با بررسی فیلم‌ها و تصاویر، نقص‌های بدنه هواپیما را تشخیص دهد.

ــ امداد و نجات: از کواد‌ها می‌توان در عملیات نجات و کمک به افرادی که دچار سوانح و بلایای طبیعی شده اند هم استفاده نمود. مثلا در شرایطی که افراد امداد رسان در حال جستجوی منطقه هستند می‌توان با به پرواز درآوردن کواد‌ها و تهیه تصاویر و فیلم از منطقه تحت بررسی، نقاطی را که افراد مصدوم در آن جا قرار دارند شناسایی کرده و تیم امداد رسان را به آن جا هدایت نمود. هم چنین به عنوان کاربردی که در آینده می‌تواند مطرح شود استفاده از ربات‌های امداد رسان که با کواد‌ها به صورت رادیویی لینک ارتباطی دارند می‌تواند کیفیت امداد رسانی را ارتقا بخشد.

ــ معادن: در معادن نیز می‌توان کواد‌ها را مورد استفاده قرار داد. چرا که برای تهیه تصاویر معدن جهت تشخیص نقاط خطرناک و حادثه خیز مانند دیواره‌های دارای درزه و ورودی معادن می‌تواند به کار آید. این بررسی‌ها می‌تواند در صورت ریزش دیواره‌های معدن خطرات جانی برای ناظران به همراه داشته باشد. همچنین در گذشته باید تصاویر هوایی با هلیکوپتر تهیه می‌شد که هزینه بالایی داشت. وجود کواد می‌تواند این هزیه را بسیار پایین آورد. در کل در کار‌های نظارتی که برای کارکنان معدن می‌تواند خطرات جدی وجود داشته باشد، بهتر است نقش نظارتی به کواد‌ها واگذار شود.

 

هلی شات کلمه‌ای نام آشنا در زمینه عکاسی و فیلم برداری است، اما بسیاری از افراد به صورت دقیق نمی‌دانند که به چه معناست. هلی شات یک کلمه‌ی دو قسمتی است که هلی در بخش اول آن به معنای هلیکوپتر و شات در قسمت دوم آن به معنای عکاسی و تصویر برداری است. البته این عکاسی و فیلم برداری به صورت هوایی و از زاویه دید آسمان اتفاق می‌افتد که بسیار منحصربفرد است یا به معنای دیگر این دوربین پرنده را هلی شات می‌گویند. بطور کلی کلمه هلی شات، تقریبا فقط در ایران استفاده می‌شود و در جهان از آن بعنوان UAV، Drone و دیگر نام‌ها استفاده می‌شود. اما مسلم این است که بکاربردن این کلمه در ایران، معنا و مفهوم کامل را به شنونده می‌رساند و تقریبا تمامی افراد، کواد کوپتر دوربین دار را بعنوان هلی شات می‌شناسند.

 

امروزه از مدل‌های مختلف هلی شات برای مصارف متعددی من جمله تصویر برداری صنعتی، تصویر برداری هنری، نقشه برداری و تصویر برداری در مناطق صعب العبور استفاده می‌شود. بی شک در بسیاری از فیلم‌های تلویزیونی و سینمایی صحنه‌هایی را به صورت هوایی مشاهده کرده اید که بسیار لذت بخش و هیجان انگیز هستند. در واقع می‌توانیم بگوییم که تفاوت بین کوادکوپتر و هلی شات در کاربرد آنهاست. کوادکوپتر نام عمومی‌تر در مورد مولتی روتور‌های عمود پرواز می‌باشد که می‌توانند جهت مصارف سرگرمی و تفریحی، تصویر برداری، نقشه برداری، عملیات امداد و نجات و… مورد استفاده قرار گیرند، ولی هلی شات صرفا به مولتی روتور‌های حرفه‌ای مخصوص تصویر برداری هوایی گفته می‌شود.

 

امروزه آنچه به عنوان پهپاد و یا زیرمجموعه‌های آن در بازار رواج یافته است سبب سردرگمی بسیاری از خریداران شده است. تنوع محصولات و عدم آگاهی از کاربرد آن‌ها سبب ایجاد محدودیت در انتخاب شده است. نکته دیگری که حائز اهمیت است نحوه استفاده از این دستگاه است که نیاز به گذراندن دوره‌های آموزشی دارد و همچنین برای هر کشور قوانین محدود کننده‌ای تعریف شده است که آگاهی از این قوانین در خرید پهپاد بسیار مهم است. پس باید نکاتی را در هنگام خرید پهپاد و محصولات مرتبط با آن مد نظر قرار داد که در زیر به برخی از آن‌ها اشاره می‌شود:

۱. میزان بودجه مالی عاملی مهم در انتخاب محصول مدنظر است و با توجه به تنوع این محصولات می‌توان به انواع متفاوتی با کیفیت و قیمت‌های متفاوت مواجه شد.

۲. نوع کاربرد محصول بسیار اهمیت دارد در بسیاری از مواقع افراد تنها جهت سرگرمی و یا فیلم‌های غیر حرفه‌ای اقدام به خرید می‌کنند که بهتر است در این مواقع از کوادکوپتر‌های غیر حرفه‌ای و مبتدی استفاده کنند، اما اگر هدف تصویر برداری‌های حرفه‌ای است خرید هلیشات‌های حرفه‌ای و پرقدرت پیشنهاد می‌شود.

۳. نکته حائز اهمیت دیگر که باید در نظر گرفت نوع سوخت این دستگاه‌ها است که مدت پرواز آن‌ها را تعریف می‌کند این سوخت که از باتری لیتیومی تغذیه می‌کند دارای محدودیت زمان پرواز است که باید در خرید پهپاد مد نظر قرار داد.

۴. وزن دستگاه بسیار با اهمیت است و در قوانین آمده است پهپاد با وزن بالای ۲۵۰ گرم باید به ثبت رسمی آژانس هوایی برسد.