روابط عمومی دانشگاه زنجان درصدد است برخی از فعالیت های علمی و پژوهشی صورت گرفته در دانشگاه در قالب پایان نامه های کارشناسی ارشد و... را به جامعه دانشگاهی معرفی نماید. متن  پیش رو مصاحبه خبرنگار روابط عمومی با یکی از دانشجویان کارشناسی ارشد در همین راستا است.

یک معرفی کلی از خودتان و کاری که انجام داده­ اید بفرمائید؟

محمد­تقی توفیقی هستم. دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، طراحی کاربردی، تخصص دینامیک کنترل و ارتعاشات، متولد 1370 زنجان.

کاری که انجام داده­ ایم در قالب پایان ­نامه دوره کارشناسی ارشد خودم بوده و در مورد کنترل پهپادها و به­ کارگیری سیستم­ های مدیریتی پهپادهای رایج در بازار کار است. در واقع ما روی ربات­ های پروازی یا «کوادرتور»ها کار کرده­ ایم. روی کنترل ردیابی مسیر(trajectory tracking) حرکت این پرنده و همچنین کنترل شناوری آن در برابر اغتشاشات و ناملایمات درونی و بیرونی که در هنگام عملیات روی قدرت مانور ربات تأثیر می­گذارند، کار کرده ­ایم.

درمورد «کوادرتور» یا ربات پرنده بیشتر توضیح دهید.چه تفاوتی با پهپاد دارد؟

دو نوع وسایل پرنده هوایی داریم: یکی همین پهپادهای بال ثابت هستند که توانایی پرواز عمودی یا پرواز ساکن دریک نقطه را ندارند و مثل هواپیماهای مسافربری ضمن پرواز باید روبه جلو حرکت کنند و در ضمن، عملیات پروازی آنها باید در فضای باز باشد.

اما نوع پرواز کوادرتورها شبیه هلی­کوپتر است و توانایی پرواز عمودی و پرواز در یک نقطه  به صورت ساکن را هم دارند. در ضمن در فضای بسته مانند یک اتاق یا یک سوله یا حتی جاهای دیگر برحسب نیاز می­ تواند پرواز کند و عملیات انجام دهند. مثلا در یک غار جهت عملیات شناسایی و اکتشافی و در مواردی از این دست.

ما از طریق کامپیوتر برای این ربات­ های پرنده، سیستم کنترلی طراحی کرده­ ایم که ربات مسیرهای دلخواه و مدنظر را انجام دهد. روی مسئله حفظ، تقویت و کنترل مقاوم ربات در مقابل انواع ناملایمات و اغتشاشات بیرونی و درونی که بر قدرت عملیاتی این پرنده تاثیر می­گذارد، کار کرده ­ایم.

کمی بیشتر توضیح دهید؛ منظور شما از این اغتشاشات و ناملایمات چیست؟

ببینید؛ وقتی که یک ربات پرنده برای یک عملیاتی پرواز می­ کند، عوامل مختلفی روی قدرت مانور آن می ­توانند تأثیرگذار باشند. مانند باد و طوفان، باران و عوامل بیرونی و محیطی دیگر که بسته به نوع عملیات و انتظاری که از ربات داریم این عوامل فرق دارند.

 شما فرض کنید یک ربات پرنده برای عملیات امدادرسانی استفاده می­شود و قرار است یک محموله ­ای را به یک نقطه دلخواه برساند و در آن نقطه رها کند. خود همین محموله سنگین وقتی که از ربات رها می­ شود، به ربات یک تکان ه­ای وارد می­شود که حفظ تعادل ربات در این شرایط خیلی اهمیت دارد.

 یا برای مثال در کاربردهای نظامی، ممکن است یک اسلحه روی این ربات نصب کنند. حال هنگام شلیک تکان ه­ای که ایجاد می ­شود روی تعادل ربات تاثیر می­ گذارد. بسته به نوع عملیاتی که ربات انجام می­ دهد، این ارتعاشات و ناملایمات متفاوت است.

یکی از کارهایی که ما انجام داده ­ایم این است که روی همین مسئله حفظ کنترل ربات در برابر این ناملایمات کار کرده ­ایم.

اهمیت این موضوع که این ربات در یک مسیرخاص حرکت کند در چیست؟ با چند تا نمونه و مثال کاربردی در این مورد توضیح بفرمائید؟

مثلا مسیر پروازی در یک غار یا در یک محلی که گازهای سمی وجود دارد و ورود انسان به آن محل ممکن نیست.

ما مسیر پرواز را برای ربات طراحی کرده و برنامه­ ریزی می­ک نیم تا در این مسیر حرکت کند و کارهای شناسایی یا هر عملیات دیگری که داریم را انجام دهد.

 یا به­ عنوان مثال در کشاورزی و باغداری که ردیف­ های کشت درخت­ ها را برای ربات برنامه ریزی می­ کنند و این ربات درمسیر طراحی شده حرکت می­ کند و عملیات­ های مختلفی را که از آن انتظار داریم مانند سمپاشی و... را انجام می­ دهد مثلا در بین درختان حرکت کرده و درصد خرابی میوه ­ها را به صورت آنلاین شناسایی و ارسال می­ کند.

به فرض مثال برای همین حرکت درون غار را که شما مثال زدید؛ شما که کل نقشه غار را ندارید تا دقیقاً مسیر حرکت را برای ربات طراحی کنید. یا اگر بخواهد در یک ساختمان مخروبه حرکت کند باز هم همین مشکل وجود دارد. برای این مسئله ربات چگونه عمل می­ کند؟ 

به نکته خوبی اشاره کردید. سیستم کنترلی این ربات از نوع نیمه­اتوماتیک است. یعنی یک ایستگاه مرکزی زمینی دارد که این ربات را کنترل می­کند و یک سری حسگرها و دوربین­ ها روی خود ربات نصب می­ شود که به­ صورت مرتب از میسر حرکت خودش عکس و فیلم می­ گیرد و آنها را پردازش کرده و مسیر حرکت خودش را پیدا می­کند. البته همه اینها بسته به امکانات در دسترس شما دارد.

امکان ارتقای این ربات وجود دارد؟

قطعا وجود دارد.  کاری که ما انجام داده ­ایم در سطح آزمایشگاهی است و امکان ارتقای آن وجود دارد. ما برای ارتقای آن باید دو کار را انجام دهیم؛ یکی ارتقای سیستم کنترل و دیگری ارتقای خود ربات از نظر امکانات سخت­ افزاری و نرم­ افزاری است که باید بهبود پیدا کنند. مثلا حسگرها، دوربین­ها، پره­ های ربات، نوع باطری و بقیه موارد و همچنین آپشن­ های مختلفی که بسته به نوع عملیات مورد نظر باید به آن اضافه شود تا  قابلیت­ های پروازی و عملیاتی آن هم بالاتر برود.

 اصلاً یکی از امتیازهای این ربات همین است که به شدت بسته به نیاز ما، امکان کاربردی شدن را دارد.

 کاری که شما انجام داده­ اید، خب نمونه­ های دیگری از این دست هم کار شده که ما با بعضی از آنها هم آشنایی داریم؛ نقطه مثبت، خلاقیت و نوآوری کار شما در چیست؟

این مسئله از دو جنبه قابل بررسی است:

 یکی از جنبه فنی که اولاً در بحث مسیرهای حرکت است، که ما مسیرهای پیچیده ­تری برای این ربات می­ توانیم طراحی کنیم و می­توان آن را ارتقا و تعمیم داد تا در مسیرهای خیلی ویژه حرکت کند و ثانیاً بحث شناوری، یعنی همان قدرت حفظ تعادل در برابر ارتعاشات و انحرافات است که به ربات آسیب نزند و در انجام عملیات هم اختلال ایجاد نکند.

از یک جنبه دیگر، امتیاز و ویژگی کار ما این است که با کمترین امکانات و کمترین هزینه ممکن این کار را انجام داده ­ایم. یعنی با امکانات سطح پایین و کم هزینه (Low level & low cost).

ممکن است نمونه­ های مشابه یا بهتر از این هم وجود داشته باشد، اما شما سطح امکانات و هزینه انجام شده را هم در نظر داشته باشید.

کل هزینه­ ای که برای این کار صرف­ کرده­ اید چقدر است؟

در حدود 3-2 میلیون تومان و حتی کمتر. ضمن اینکه در کشورهای دیگر این کار را اولاً به­ صورت تیمی انجام می­ دهند و دیگر اینکه برای چنین کاری هزینه­ های میلیاردی صرف می­ شود.

آیا تخصص ­های دیگری هم با شما همکاری داشته­ اند یا اینکه می­ توان از کمک آنها برای پیشرفت و ارتقای پروژه کمک گرفت؟

در این کار که تخصص­ های دیگری با ما همکاری نداشته­ اند؛ اما از تخصص­ های مختلفی می­توان کمک گرفت. مانند برق، هوش مصنوعی و تخصص ­های دیگر.

فاصله و ارتفاع پروازی مدل فعلی شما چقدر است؟

در حال حاضر در یک شعاع 10 متری امکان پرواز برای این ربات وجود دارد.

در مورد کاربردهای این ربات اشاره­ هایی شد. ولی بیشتر توضیح دهید که چه کاربرد­هایی می­تواند داشته باشد؟

کابردها را در سه دسته می­توان تقسیم­­بندی کرد:

کاربردهای نظامی: مثلاً شناسایی و تجسس در فضای باز یا بسته، مهمات رسانی، انتقال مجروح، نصب سلاح و شلیک و...

خدماتی-عمرانی: در کشاورزی، محیط­ زیست، نقشه ­برداری جغرافیایی، صنعت فیلم سازی، سدسازی، کارخانه­ ها و شرکت­ هایی که گازهای خطرناک و سمی دارند و...

کاربردهای تحقیقاتی: مثلا انجام مانورهای تهاجمی و حرکات آکروباتیک مانند پرتاب و گرفتن توپ، بالانس آونگ معکوس، حرکات هماهنگ نمایشی و...

در مورد قوانین پروازی پهپادها و ربات­های پرنده در کشور ما اطلاعاتی دارید؟

قوانین و مقرراتی در همه کشورها وجود دارد. در کشور ما هم بر اساس نوع زندگی، فرهنگ، سیستم­ سیاسی و اجتماعی قوانینی وجود دارد. مخصوصا در مناطق مسکونی مقررات خاصی وجود دارد و برای پرواز باید از مراجع بخصوصی مجوز اخذ شود و همه اینها منطقی است و باید قوانینی وجود داشته باشد.