Chiếc thuyền không người lái của nhóm sinh viên tại TP.HCM sáng chế nhằm giúp việc quan trắc môi trường nước trở nên thuận tiện hơn. Và trong tương lai nhóm mong muốn chiếc thuyền có thể tuần tra, cứu nạn, cứu hộ trên biển.

Nhóm sinh viên sáng chế ra thuyền không người lái gồm: Nguyễn Đăng Khoa, Bùi Quốc Chiến và Đặng Cao Cường, đến từ khoa Điện - Điện tử, chuyên ngành Tự động hóa, Trường ĐH Bách khoa TP.HCM. Cả ba đều đang nghiên cứu tại VIAM Lab, phòng thí nghiệp mở hỗ trợ sinh viên trong việc tiếp cận với nghiên cứu khoa học và các ứng dụng thực tế từ doanh nghiệp.

Không lo trở ngại thời tiết

Lý giải về lý do thực hiện sản phẩm thuyền không người lái, Khoa cho biết trước tình trạng ô nhiễm nguồn nước đang diễn ra phức tạp, ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống người dân, đến việc phát triển kinh tế, đặc biệt hiện tại việc quan trắc, khảo sát sông hồ, kênh rạch đang tồn tại một số hạn chế như tính cơ động và hoạt động liên tục của việc quan trắc không cao; các chương trình quan trắc hiện nay hầu hết được thực hiện thủ công thông qua các thiết bị thô sơ; bên cạnh đó phương pháp đo nhanh liên tục đang được sử dụng còn nhiều hạn chế...

“Do vậy việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo phương tiện thuyền không người lái (USV) tích hợp thiết bị đo chất lượng nước ứng dụng trong đo nhanh liên tục chất lượng môi trường nước là công nghệ phù hợp để khắc phục các khó khăn, nhược điểm trên. Đồng thời bổ sung cho các công nghệ hiện có nhằm nâng cao hơn nữa độ tin cậy trong công tác quan trắc môi trường, hỗ trợ một phần công việc của con người”, Khoa nói.

Không những thế, nhóm còn mong muốn, trong tương lai với việc trang bị các cảm biến và thiết bị khác, thuyền có thể được sử dụng để tuần tra biên giới trên biển; tìm kiếm và cứu hộ, vận chuyển áo phao và đồ ăn đến con người trên biển,…

Hiện tại, thuyền của nhóm được thiết kế để thực hiện việc quan trắc môi trường tự động và liên tục. “Đo nhanh, trực tiếp và liên tục trên diện rộng, sử dụng nhân lực ít; mức độ tự động hóa cao, tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành để quan trắc; tất cả các dữ liệu quan trắc được thu thập trên diện rộng theo quỹ đạo định trước, đồng bộ với một chiến lược lấy mẫu chung theo một lịch trình cố định về không gian và thời gian, từ đó giúp việc quan trắc đạt độ chính xác cao và liên tục trong thời gian khảo sát. Điều đặc biệt hơn là thuyền có thể hoạt động trong nhiều dạng địa hình khác nhau, điều kiện thời tiết biến đổi và môi trường bị ô nhiễm”, Khoa tự hào khi nhắc về những ưu điểm mà sản phẩm của nhóm làm được.

Giảm nguy hiểm cho con người

Chiếc thuyền của nhóm hiện có 2 thân, đây là điểm mà theo nhóm là sự lựa chọn tốt hơn để thuyền không bị lật úp, giúp bảo vệ các thiết bị trên thuyền. Không những thế, độ rung lắc thấp cũng là một yếu tố cơ bản giúp đảm bảo các thiết bị cảm biến trên tàu hoạt động chính xác và lâu dài. Không gian trên USV 2 thân cũng rộng hơn nên cho phép bố trí nhiều thiết bị hơn, phù hợp cho nhiều nhiệm vụ khác nhau.

“Thân tàu được làm bằng vật liệu composite với các ưu điểm như nhẹ hơn khoảng 50% trọng lượng tàu gỗ hoặc thép cùng cỡ; sức bền cao do ít bị ăn mòn, không bị tác động bởi muối hoặc các hóa chất trong môi trường nước (thích hợp hoạt động trong nhiều môi trường nước khác nhau kể cả môi trường biển). Mô đun đàn hồi thấp của composite làm cho nó có tính dẻo dai, có khả năng chịu va đập. Chi phí bảo trì thuyền thấp do không bị rỉ sét”, Khoa cặn kẽ hơn về vật liệu được nhóm sử dụng làm thuyền.

Về phần cứng thì toàn bộ quá trình xây dựng, thiết kế, lựa chọn vật liệu để làm thân thuyền đều được tính toán, mô phỏng với điều kiện sẵn có ở Việt Nam. Có khả năng chống lại các điều kiện bất lợi của môi trường khi hoạt động và các mô đun, cảm biến có thể dễ dàng tích hợp thêm để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau tùy thuộc vào từng môi trường cụ thể. Về phần mềm nhóm xây dựng được giải thuật điều khiển và dẫn đường với sai số thấp, độ chính xác cao. Hiện tại, thuyền có 2 chế độ điều khiển là bằng tay hoặc tự động di chuyển theo lộ trình được xác định trên Google Map.

Nhóm sử dụng mô đun GPS RTK nên có thể nhận được vị trí của thuyền với độ chính xác cao hơn so với GPS thông thường. Sử dụng cảm biến gia tốc góc IMU để điều khiển góc xoay của tàu và sử dụng mô đun thu phát RF để truyền nhận dự liệu từ xa (tốc độ lên tới 250 kbps và xa với đường kính ngoài trời 1,6 km).

“Các ứng dụng của USV có thể giúp giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm thời gian và tiền bạc, tăng tính linh hoạt và giảm nguy hiểm của con người. Các ứng dụng phổ biến bao gồm: đo độ mặn nước, nhiệt độ nước, hàm lượng CO2 trong không khí và biển, áp suất khí quyển, chiều cao sóng, tốc độ gió, độ sâu, theo dõi cá, quan sát bằng hình ảnh, âm thanh dưới nước, đo tràn dầu và đo ô nhiễm. Ngoài ra còn có thể mở rộng phạm vi ứng dụng như khảo sát và theo dõi, lập bản đồ, các nhiệm vụ cứu hộ và phòng vệ trên biển...”, Khoa vui mừng về thành quả của nhóm.

Hoa Nữ (thanhnien)