Drone tìm và lập bản đồ hỏa hoạn

Một nhóm nhà nghiên cứu Đại học Hoàng gia London và Empa chế tạo máy bay không người lái (Drone) có thể chịu được nhiệt độ đủ cao để bay vào tòa nhà đang cháy. Máy bay không người lái nguyên mẫu, được gọi là FireDrone, được gửi vào tòa nhà hoặc khu rừng đang cháy để đánh giá các mối nguy hiểm và cung cấp dữ liệu trực tiếp quan trọng từ khu vực nguy hiểm.

17/07/2023 11:08

Từ siêu máy tính đến drone chống cháy rừng

Dữ liệu sau đó được gửi đến những người phản hồi đầu tiên giúp thông báo phản ứng khẩn cấp. Máy bay được làm bằng vật liệu cách nhiệt aerogel và có hệ thống làm mát tích hợp giúp chịu được nhiệt độ lên tới 200 độ C trong 10 phút.

Aerogel là loại vật liệu siêu nhẹ được cấu tạo gần như hoàn toàn từ nhiều lỗ rỗng chứa đầy không khí được bao quanh bởi một chút chất polyme. Hiện đang ở giai đoạn nguyên mẫu, nhóm nhà nghiên cứu tin rằng FireDrone cuối cùng có thể được sử dụng để dập tắt đám cháy thay cho con người để tăng cường công tác chữa cháy.

Drone tìm và lập bản đồ hỏa hoạn -0 — Nhờ lớp vỏ aerogel cách nhiệt, FireDrone có thể thu thập và truyền dữ liệu trong môi trường nhiệt độ cao.

Mirko Kovac, Giám đốc Phòng thí nghiệm Robot trên không tại Đại học Hoàng gia London và trưởng phòng thí nghiệm Robot bền vững tại Empa, cho biết: “Cho đến khi bước vào khu vực nguy hiểm, lính cứu hỏa không thể chắc chắn họ sẽ làm gì, và những thách thức họ sẽ gặp phải. FireDrone có thể được gửi đến trước để thu thập thông tin quan trọng - ghi nhận những người bị mắc kẹt, sơ đồ tòa nhà, các mối nguy hiểm bất ngờ - cho phép những người ứng cứu có thể chuẩn bị phù hợp để giữ an toàn cho bản thân và có khả năng cứu được nhiều mạng sống hơn”.

Máy bay không người lái đã được sử dụng từ xa trong công tác chữa cháy để thực hiện các cảnh quay từ trên không, nâng vòi cứu hỏa lên tòa nhà chọc trời hoặc thả chất chống cháy ở những vùng sâu vùng xa để làm chậm sự lan rộng của cháy rừng. Tuy nhiên, máy bay không người lái hiện tại được phát triển để chữa cháy không thể bay gần hơn vì khung của chúng bị chảy và thiết bị điện tử bị hỏng.

Dựa trên nhiều cuộc phỏng vấn lính cứu hỏa, nhóm nhà nghiên cứu biết rằng máy bay không người lái bay đến gần hơn giúp chuẩn bị cho những người phản ứng đầu tiên khi vào các tòa nhà hoặc khu rừng đang cháy. Ví dụ, máy bay được trang bị máy ảnh và cảm biến carbon dioxide (CO2) có thể cung cấp thông tin quan trọng về cách bố trí và thành phần của đám cháy. Họ tìm đến những loài động vật sống ở nhiệt độ khắc nghiệt như chim cánh cụt, cáo Bắc cực và bọ nước bọt để lấy cảm hứng. Tất cả những loài này đều có lớp mỡ, lông thích hợp hoặc tạo ra các lớp vật liệu điều nhiệt riêng cho phép chúng phát triển trong điều kiện khắc nghiệt.

Để chế tạo máy bay không người lái, họ đã tạo ra một lớp vỏ cấu trúc bảo vệ làm bằng vật liệu nhẹ, siêu cách nhiệt như aerogel polyimide và sợi thủy tinh. Họ phủ thứ này bằng nhôm siêu phản xạ để phản xạ nhiệt. Lớp siêu cách nhiệt ngăn không cho vật liệu co lại và cấu trúc lỗ xốp không bị xuống cấp sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.

Bên trong bộ xương ngoài bảo vệ, họ đặt các bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ - chẳng hạn như camera thông thường và camera hồng ngoại, cảm biến CO2, máy phát video, bộ điều khiển chuyến bay, pin và máy thu radio. Họ cũng sử dụng quá trình giải phóng và bay hơi khí từ các cảm biến CO2 để xây dựng một hệ thống làm mát nhằm giảm nhiệt độ.

Nhóm nhà khoa học thử nghiệm máy bay không người lái trong các buồng được kiểm soát nhiệt độ và cho nó bay gần ngọn lửa tại một trung tâm huấn luyện lính cứu hỏa. Họ hy vọng công việc tiếp theo của họ là thu nhỏ và thêm nhiều cảm biến hơn vào máy bay không người lái có thể dẫn đến việc triển khai nó trong nhiệm vụ chữa cháy ngoài đời thực và giúp cứu sống nhiều người. FireDrone cũng có thể được sử dụng trong môi trường cực lạnh, ở các vùng cực và sông băng. Nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm robot trong một đường hầm sông băng ở Thụy Sĩ để nghiên cứu cách hệ thống này hoạt động ở nhiệt độ rất lạnh.

Mặc dù FireDrone đang ở giai đoạn nguyên mẫu, nhưng nhóm nhà nghiên cứu cho biết đây là một bước tiến giúp phát triển thế hệ máy bay không người lái chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và nhóm hiện đang xác nhận công nghệ này với các đối tác và bên liên quan chính trong ngành.

Giáo sư Kovac bình luận: “Việc ứng dụng máy bay không người lái thường bị hạn chế bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ. Chúng tôi chứng minh một cách để khắc phục điều này và tin rằng những phát hiện của chúng tôi sẽ giúp giải phóng sức mạnh tương lai của máy bay không người lái trong môi trường khắc nghiệt. Triển khai robot trong môi trường khắc nghiệt mang lại lợi ích to lớn trong việc giảm thiểu rủi ro đối với cuộc sống của con người và tốt hơn hết là lấy cảm hứng từ động vật bởi vì động vật đã tiến hóa theo cách riêng của chúng để thích nghi với những điều kiện khắc nghiệt”.