المركبات الجوية الدقيقة (MAVs) تتقدم بسرعة، مستلهمةً من الملقحات

قد تحصل الطائرات بدون طيار على كل العناوين، لكنها ليست الروبوتات الطائرة الوحيدة في الساحة. المركبات الجوية الدقيقة (MAVs) هي أقرباؤها الأصغر حجمًا. قد تكون هذه الأجهزة الصغيرة هي المفتاح لتحسين عمليات البحث والإنقاذ، والزراعة، وغيرها من الصناعات الحيوية.

المركبات الجوية الدقيقة (MAVs)

المركبات الجوية الدقيقة هي قطاع فرعي من المركبات الطائرة. تتميز بحجم مصغر يشبه الحشرات وتم تصميمها للقيام بعمليات قريبة ودعم. إنها مثالية للسيناريوهات التي يكون فيها الحجم عائقًا أمام هدف المشروع. ومن الجدير بالذكر أن MAVs قد تحسن يومًا ما عمليات رسم الخرائط، والإنقاذ، والمراقبة، والزراعة.

المشكلات الحالية

المركبات الجوية الدقيقة ليست مجرد نسخ مصغرة من نظيراتها الأكبر من الطائرات بدون طيار. غالبًا ما تعتمد هذه الأجهزة على تقليد الطبيعة لتحقيق حركتها. من الشائع أن تستخدم MAVs تصاميم أجنحة مرفرفة. يتيح هذا الهيكل القدرة على الثبات في الهواء والطيران بكفاءة. ومع ذلك، فإن بعض العيوب الجسيمة جعلت من الصعب إنشاء MAVs موثوقة.

أولاً، الطيران على هذا النطاق الصغير يعني أن الجهاز يكون عرضة للغاية للتأثر بالعوامل الخارجية. الرياح القوية، تغيرات كثافة الهواء، الأمطار، وعوامل أخرى هي بعض الأمثلة على الظروف التي قد تقيد قدرة MAVs على الطيران.

بالإضافة إلى ذلك، هناك إجهاد ميكانيكي على MAVs. يجب أن ترفرف أجنحتها المصغرة مئات المرات في الثانية لتحقيق الرفع. يسبب هذا الإجراء تآلفًا هائلًا وعزمًا على الأجنحة والمفصلات والتروس وغيرها من المكونات الداخلية، مما يزيد من احتمال الفشل.

القدرات المطلوبة

إلى جانب العمر القصير الذي تعاني منه MAVs، فهي أقل قدرة بكثير من الروبوتات الأكبر. لا يمكن للتصاميم الحالية أن تثبت في الهواء لأكثر من 10 ثوانٍ. بالإضافة إلى ذلك، لا تستطيع إكمال سوى المسارات الأساسية جدًا. لحسن الحظ، ستتلقى هذه الأجهزة الصغيرة ترقية كبيرة قريبًا.

دراسة ترقية المركبات الجوية الدقيقة (MAVs)

كشف باحثو MIT مؤخرًا عن مجموعة من الترقيات لـ MAVs في دراسة بعنوان ‘الألعاب البهلوانية على مقياس الحشرات: روبوت ميكرو‑جوي متين، دقيق، ورشيق’¹. أظهر التقرير كيف تمكن التحسينات من زيادة دقة الطيران مع تقليل الإجهاد على الجهاز. شهدت MAVs المُرقاة متانة محسنة وتم اختبارها باستخدام اختبارات الصدمات والرياح. أظهر التصميم الجديد للجناح مقاومة للصدمات والتمزق.

مرحلة الاختبار

أنشأ العلماء MAV بجناح مرفرف وزن 750 ملغ كجزء من مرحلة الاختبار. تضمن هذا الجهاز أجنحة صناعية مستوحاة من تصاميم الحشرات، بما في ذلك الساقين المدعومتين بأجنحة شفافة رقيقة.

المصدر – MIT

قدرات الطيران

أجرى MAV عدة اختبارات طيران لفحص قدراته. على عكس سابقيه، كان الجهاز المُرقى قادرًا على مسارات طيران معقدة وحتى حركات بهلوانية مثل القفزات. نفذ الفريق عدة قفزات جوية عند الأمر، مظهرًا مدى رشاقة التصميم الجديد مقارنة بالمنافسين.

كما أن MAV من MIT أسرع. أظهر الجهاز متوسط سرعة قدرها 30 سنتيمترًا في الثانية، وصل إلى حوالي 100 سم/ثانية. عند دمج ذلك مع الرشاقة الإضافية، يظهر ذلك تحسينات هائلة في الأداء داخل قطاع MAV.

الحمولات

أحد أكثر النتائج إثارة في الدراسة هو أن MAV الجديد يمكنه حمل حمولة صغيرة. في الوقت الحالي، قد تشمل هذه الحمولة بطاريات لتمديد زمن الطيران أو حساسات إضافية لتوفير مزيد من التحكم أو قدرات المراقبة.

النتائج الرئيسية

كشفت نتائج الاختبار عن بعض التحسينات المثيرة للإعجاب. على سبيل المثال، تمكن MAV من MIT من الثبات في الهواء لمدة 1000 ثانية. هذا الوقت أطول من جميع أوقات طيران MAV الأخرى مجتمعة. وبالتالي، يمثل ذلك إنجازًا للمهندسين والسوق بأكمله.

ومن الجدير بالذكر أن MAV أكثر رشاقة بكثير من سلفه، مما يتيح للوحدة المناورة عبر المواقع الضيقة والصعبة الوصول. عند استخدامها مع تقنية السرب المستقبلية، قد ينتج عن ذلك فرق من MAVs فائقة السرعة تتعاون لإنجاز مهام تتجاوز قدراتها.

قدمت الأجنحة والمحركات والمفصلات المُرقاة العديد من الفوائد لأداء MAV. أولاً، أظهر MAVs من MIT سرعات أعلى بكثير ومناورة إضافية. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها تحمل صدمات أكثر، خاصةً على الجناح الرقيق أثناء الرفرفة، مما ينتج عنه عمر أطول.

التطبيقات المستقبلية

يمكن للعديد من التطبيقات الخاصة بـ MAVs أن تساعد في تغيير حياة الناس على مستوى العالم. فيما يلي بعض الأمثلة الرئيسية:

التلقيح الاصطناعي

يمكن استخدام هذه الأجهزة الصغيرة لتقليد الظواهر الطبيعية مثل التلقيح. كان التلقيح الروبوتي هدفًا طويلًا لهواة الحدائق الداخلية الذين يرون التقنية كخطوة نحو الاستدامة. قد تساعد هذه التقنية يومًا ما رواد الفضاء على البقاء على قيد الحياة من خلال تمكين حدائقهم الداخلية من الازدهار.

البحث والإنقاذ

إحدى التطبيقات الرئيسية لهذه التقنية هي في قطاع البحث والإنقاذ. يمكن للروبوتات الصغيرة مثل هذه أن تتنقل عبر الحطام الضيق. يمكن تزويدها بحساسات لمساعدتها في تحديد المواقع الحية والتواصل مع الأشخاص المحاصرين في الأنقاض أو المواقع الصعبة الوصول. يمكنها أيضًا حمل حمولة صغيرة مثل مسكن للألم إلى الشخص إذا لزم الأمر.

استخدام المركبات الجوية الدقيقة (MAVs) للمسح

تخيل سربًا من MAVs يقوم بعملية رسم خرائط لمنطقة ما. يمكن لهذه الوحدات الحصول على قياسات دقيقة ومغلقة يمكن دمجها لإنشاء خريطة أكثر تفصيلاً ودقة للمواقع. قد يتيح الحساس المضاف تتبعًا فوريًا للمنطقة أيضًا. يمكن أن تكون هذه القدرة مفيدة بشكل خاص في مراقبة المخاطر البيئية.

التطبيقات العسكرية للمركبات الجوية الدقيقة (MAVs)

العسكريون يدعمون تقنية MAV بقوة. يُعد استخدامها للمراقبة عاملاً رئيسيًا يدفع الدعم لهذه التقنية. يمكن لأسراب MAVs مراقبة مساحات واسعة مع حد أدنى من خطر الفقدان. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها للاستهداف وأكثر.

الزراعة

يمكن لقطاعي الزراعة والري أن يستخدموا MAV بطرق متعددة. يمكن استخدام هذه الأجهزة لمكافحة الحشرات والآفات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعدادها لفحص المحاصيل بحثًا عن الأمراض أو المشكلات الأخرى. هناك أيضًا مناقشات حول استخدام الأسراب للزراعة وتوزيع المغذيات.

المستفيدون

ستستفيد عدة صناعات من ترقيات MAV الموضحة في دراسة باحث MIT. يمكن لبعض الشركات استخدام هذه التقنية لإنشاء طائرات أصغر وأكثر قدرة، مما يتيح لهذه الأجهزة تقديم خدمات أكثر. إليكم شركة واحدة قد تستفيد من التكامل.

Northrop Grumman 

دخلت شركة Northrop Grumman (NOC ) السوق رسميًا في عام 1994 بعد استحواذها على شركة Northrop Corporation. تعمل الشركة كمقاول عسكري كبير وشركة أبحاث. اليوم، تُعد واحدة من أشهر صانعي الطائرات العسكرية بدون طيار. يمكن استخدام أجهزتها للدفاع، والهجوم، والاستطلاع، واكتساب الأهداف، أو الاتصالات.

مؤخرًا، كشفت شركة Northop Grumman عن مروحة Fire Scout الذاتية. تم تكليف هذا الجهاز من قبل البحرية الأمريكية لتعزيز قدراتها النارية وقدرات المراقبة. يتميز بتصميم معياري يمكن تزويده بحساسات مختلفة وفقًا لمتطلبات المهمة.

المركبات الجوية الدقيقة (MAVs) هنا

سيزداد استخدام MAVs بشكل حاد خلال العقد القادم. ستشهد هذه الروبوتات الصغيرة المزيد من ترقيات الأداء مثل تلك الواردة في هذه الدراسة. بالإضافة إلى ذلك، ستمكن تحسينات عمر البطارية هذه الوحدات من الطيران لفترات أطول ومسافات أبعد. في الوقت الحالي، تُعد MAVs تقنية ناشئة تستحق المتابعة.

تعرف على تقنيات أخرى رائعة اليوم.

مرجع الدراسة:

^{1. Kim, S., et al. (2025). الألعاب البهلوانية على مقياس الحشرات: روبوت ميكرو‑جوي متين، دقيق، ورشيق. Science Robotics, 10, eadp4256. https://doi.org/10.1126/scirobotics.adp4256}