हमारा देश एक अपरिचित क्षेत्र में युद्ध कर रहा है, और एक लड़ाई शुरू होने वाली है। दुश्मन की जमीनी सेना सिर्फ 2 मील (3.2 किमी) दूर स्थित हमारी सेना पर हमला करने के लिए खुद को तैनात कर रही है। हालांकि, दुश्मन को यह नहीं पता है कि उसके हर कदम पर छोटे कैमरों से लैस रोबोटिक कीड़े निगरानी कर रहे हैं, जो ऊपर की ओर उड़ रहे हैं। ये छोटे रोबोटिक फ़्लायर्स, जिन्हें माइक्रो एयर व्हीकल (MAVs) कहा जाता है , दुश्मन के इलाके में गुलजार होने में सक्षम होंगे, जो नीचे के दुश्मन सैनिकों द्वारा लगभग किसी का ध्यान नहीं है। कुछ लोग इन डाइम-साइज़ फ्लाइंग रोबोटों को दो बार भी देखेंगे।
अमेरिका के रक्षा विभाग करोड़ों डॉलर खर्च कर रहा है इन MAVs विकसित करने के लिए। वे टोही अभियानों के दौरान सैनिकों को नुकसान के रास्ते से दूर रखने का सही तरीका हैं। आज, युद्ध के दौरान टोही इकट्ठा करने में आम तौर पर सैनिकों की छोटी टीमों या बड़े विमानों को नुकसान पहुंचाना शामिल है। उसी समय, एक जमीनी सैनिक के लिए उपग्रह इमेजरी तुरंत उपलब्ध नहीं होती है।
रक्षा एडवांस रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (DARPA) कई शोध टीमों के वित्तपोषण है MAVs कोई लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई में 6 इंच (15 सेमी) से भी बड़ा विकसित करने के लिए। ये छोटे विमान आज तक विकसित किसी भी मानव रहित हवाई वाहन (यूएवी) की तुलना में छोटे परिमाण का एक क्रम होगा । इन एमएवी के एक वर्ग को मक्खियों, मधुमक्खियों और ड्रैगनफली सहित कुछ कीड़ों की उड़ान गति की नकल करने के लिए डिज़ाइन किया जा रहा है । इस लेख में, हम इन बग जैसे एमएवी पर ध्यान केंद्रित करेंगे। आप सीखेंगे कि मक्खियाँ कैसे उड़ती हैं, उनकी गतिविधियों की नकल करने के लिए मशीनों का निर्माण कैसे किया जा सकता है और इन छोटे हवाई उपकरणों को कहाँ तैनात किया जाएगा।
- उड़ान भरना सीखें
- रोबोबग्स उड़ान की तैयारी करते हैं
- माइक्रोमैकेनिकल फ्लाइंग कीट
- दीवार पर मक्खी तकनीक
उड़ान भरना सीखें
मक्खियों के पास हमें उड्डयन के बारे में सिखाने के लिए बहुत कुछ है जिसे फिक्स्ड-विंग एयरक्राफ्ट के अध्ययन से नहीं सीखा जा सकता है। वर्षों से, कीट उड़ान के यांत्रिकी के बारे में बहुत कम जानकारी थी, फिर भी वे दुनिया के सबसे पुराने एविएटर समूह हैं, जिन्हें कभी-कभी प्रकृति के लड़ाकू जेट कहा जाता है । आपने सुना होगा कि कैसे भौंरा पारंपरिक वायुगतिकी के अनुसार उड़ नहीं सकता। ऐसा इसलिए है क्योंकि कीट उड़ान के पीछे के सिद्धांत फिक्स्ड-विंग हवाई जहाज की उड़ान के पीछे के सिद्धांतों से बहुत अलग हैं।
"इंजीनियरों का कहना है कि वे साबित कर सकते हैं कि एक भौंरा उड़ नहीं सकता," कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के एक जीवविज्ञानी माइकल डिकिंसन ने कहा । "और यदि आप कीड़ों पर फिक्स्ड विंग एयरक्राफ्ट के सिद्धांत को लागू करते हैं, तो आप गणना करते हैं कि वे उड़ नहीं सकते हैं। आपको कुछ अलग उपयोग करना होगा।"
डिकिंसन माइक्रोमैकेनिकल फ्लाइंग इंसेक्ट (एमएफआई) प्रोजेक्ट का हिस्सा है , जो कीड़ों के उड़ान सिद्धांतों का उपयोग करके छोटे उड़ने वाले रोबोट विकसित कर रहा है। परियोजना DARPA के सहयोग से है। एमएफआई परियोजना एक रोबोटिक कीट का प्रस्ताव कर रही है जिसकी चौड़ाई लगभग 10 से 25 मिलीमीटर (0.39 से 0.98 इंच) है, जो डीएआरपीए की 6 इंच (15 सेमी) की आकार सीमा से बहुत छोटा है, और उड़ने के लिए फड़फड़ाने वाले पंखों का उपयोग करेगा। परियोजना का लक्ष्य एक ब्लोफ्लाई की उड़ान को फिर से बनाना है ।
यदि आप लेख पढ़ते हैं हवाई जहाज कैसे काम करते हैं , तो आप जानते हैं कि हवाई जहाज पंख के नीचे की तुलना में पंख के शीर्ष पर तेजी से यात्रा करने वाली हवा के कारण लिफ्ट उत्पन्न करते हैं। इसे स्थिर-अवस्था वायुगतिकी कहा जाता है । मक्खियों या मधुमक्खियों पर एक ही सिद्धांत लागू नहीं किया जा सकता है, क्योंकि उनके पंख निरंतर गति में हैं।
"फिक्स्ड-विंग विमानों के विपरीत, उनके स्थिर, लगभग अदृश्य (चिपचिपापन के बिना) प्रवाह की गतिशीलता के साथ, कीड़े भंवरों के समुद्र में उड़ते हैं, जो छोटे एडी और बवंडर से घिरे होते हैं जो उनके पंखों को हिलाने पर बनते हैं," जेड जेन वांग ने कहा , ए कॉर्नेल यूनिवर्सिटी कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग में भौतिक विज्ञानी । एक एड़ी हवा का भँवर है जो पंख द्वारा बनाई गई है, और एड़ी में हवा हवा की मुख्य धारा के विपरीत दिशा में बह रही है।
कीट पंखों द्वारा बनाए गए भंवर कीड़ों को ऊपर रखते हैं। डिकिंसन का समूह इन तीन सिद्धांतों की रूपरेखा बताता है कि कैसे कीड़े उठते हैं और हवा में रहते हैं:
- विलंबित स्टाल - कीट अपने पंख को हमले के एक उच्च कोण पर आगे बढ़ाता है, हवा के माध्यम से एक विशिष्ट हवाई जहाज के पंख की तुलना में एक तेज कोण पर काटता है। ऐसे खड़ी कोणों पर, एक फिक्स्ड विंग विमान रुक जाएगा, लिफ्ट खो देगा और विंग पर ड्रैग की मात्रा बढ़ जाएगी। एक कीट पंख एक अग्रणी-किनारे वाला भंवर बनाता है जो लिफ्ट बनाने के लिए पंख की सतह पर बैठता है।
- घूर्णी परिसंचरण - एक स्ट्रोक के अंत में, कीट पंख पीछे की ओर घूमता है, बैकस्पिन बनाता है जो कीट को ऊपर उठाता है, ठीक उसी तरह जैसे बैकस्पिन टेनिस बॉल को उठा सकता है।
- जागो कैप्चर - जैसे ही पंख हवा के माध्यम से चलता है, यह अपने पीछे हवा के भंवर या भंवर छोड़ देता है। जब कीट रिटर्न स्ट्रोक के लिए अपने पंख घुमाता है, तो यह अपने आप में कटौती करता है, खुद को ऊपर रखने के लिए पर्याप्त ऊर्जा पर कब्जा कर लेता है। डिकिंसन का कहना है कि पंख बंद होने के बाद भी कीड़े जागने से उठ सकते हैं।
डिकिंसन ने कहा, "अगर हम एक कीट रोबोट का निर्माण करके इन तंत्रों का भी फायदा उठा सकते हैं तो यह वास्तव में कठिन होगा। लेकिन अब आप उन्हें ज्ञात सिद्धांतों के आधार पर नहीं बना सकते हैं - आपको मूल रूप से समस्या पर पुनर्विचार करना होगा।" अगले भाग में, आप सीखेंगे कि कैसे शोधकर्ता इन सिद्धांतों को ले रहे हैं और उन्हें रोबोटिक उड़ने वाले कीड़ों के निर्माण के लिए लागू कर रहे हैं।
रोबोबग्स उड़ान की तैयारी करते हैं
कम से कम दो डीएआरपीए-वित्त पोषित एमएवी परियोजनाएं हैं जो कीट उड़ान के सिद्धांतों से प्रेरित हैं। जहां माइकल डिकिंसन बर्कले में माइक्रोमैकेनिकल फ्लाइंग कीट बना रहे हैं, वहीं जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक शोध इंजीनियर रॉबर्ट माइकलसन एंटोमोप्टर पर काम कर रहे हैं । आइए दोनों परियोजनाओं पर करीब से नज़र डालें।
एंटोमोप्टर
जुलाई 2000 में, संयुक्त राज्य अमेरिका के पेटेंट कार्यालय ने एंटोमोप्टर के मिशेलसन के आविष्कार के लिए जॉर्जिया टेक रिसर्च कॉरपोरेशन को एक पेटेंट प्रदान किया , जिसे मल्टीमॉडल इलेक्ट्रोमैकेनिकल कीट भी कहा जाता है । यूएस पेटेंट नंबर 6,082,671 के अनुसार, एंटोमोप्टर को संभावित इनडोर संचालन के लिए डिज़ाइन किया जा रहा है । यह लिफ्ट उत्पन्न करने के लिए अपने पंख फड़फड़ाकर कीट की लड़ाई की नकल करेगा। इसके अलावा, शोधकर्ता एंटोमोप्टर के लिए हॉलवे और वेंटिलेशन सिस्टम को नेविगेट करने और दरवाजों के नीचे क्रॉल करने के तरीकों का अध्ययन कर रहे हैं।
आइए एंटोमॉप्टर के मूल भागों को देखें:
- धड़ - बड़े विमानों की तरह, यह मशीन का पतवार होता है और इसमें शक्ति स्रोत और प्राथमिक ईंधन टैंक होता है। एंटोमोप्टर के अन्य सभी घटक धड़ से जुड़े होते हैं।
- पंख - दो पंख होते हैं, आगे और पीछे, जो एक एक्स विन्यास में धड़ से मुख्य रूप से जुड़े होते हैं। ये पंख एक पतली फिल्म से बने होते हैं। कड़ी लेकिन लचीली नसें धड़ जंक्शन पर पंखों से जुड़ी होती हैं ताकि पंखों को वह वक्र दिया जा सके जिसकी उन्हें अपस्ट्रोक और डाउनस्ट्रोक दोनों पर लिफ्ट उत्पन्न करने की आवश्यकता होती है।
- रेसिप्रोकेटिंग केमिकल मसल (RCM) - एक फड़फड़ाने वाली गति बनाने के लिए एक कॉम्पैक्ट, गैर-दहनशील इंजन पंखों से जुड़ा होता है।
- सेंसर - आगे, नीचे और बग़ल में देखने के लिए सेंसर हैं।
- कैमरा - प्रोटोटाइप में मिनी-कैमरा का अभाव है, लेकिन अंतिम संस्करण में कैमरा या घ्राण सेंसर हो सकता है। यह सेंसर गंध का पता लगाएगा, और एंटोमोप्टर गंध को उनके मूल स्थान तक ट्रैक करेगा।
- भूतल स्टीयरिंग तंत्र - यह नेविगेशन में सहायता करता है जब एंटोमोप्टर का उपयोग जमीनी अभियानों में किया जाता है।
- पैर/पैर - इन्हें सतही इंजन भी कहा जाता है , ये भाग एंटी-रोल जड़ता और सहायक ईंधन भंडारण प्रदान करते हैं।
एंटोमोप्टर एक रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा संचालित होता है। एक मोनोप्रोपेलेंट को शरीर में इंजेक्ट किया जाता है, जिससे एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है जो एक गैस छोड़ती है। गैस का दबाव जो बनता है वह धड़ में पिस्टन को धकेलता है। यह पिस्टन मुख्य रूप से युग्मित पंखों से जुड़ा होता है, जिससे वे तेजी से फड़फड़ाते हैं। कुछ गैस विंग में वेंट के माध्यम से समाप्त हो जाती है और इसका उपयोग किसी भी विंग पर लिफ्ट को बदलने के लिए किया जा सकता है ताकि वाहन मुड़ सके। वर्तमान में, एंटोमोप्टर में 10-इंच (25-सेमी) पंख होते हैं। "अगला कदम आरसीएम डिवाइस को बग आकार में छोटा करना है," माइकलसन ने कहा।
एक वाहन में एक हाउस फ्लाई के आकार में, प्रत्येक भाग को कई कार्य करना चाहिए। उदाहरण के लिए, वाहन के पिछले हिस्से से जुड़ा एक रेडियो एंटेना नेविगेशन के लिए स्टेबलाइजर के रूप में भी काम कर सकता है। उड़ान के दौरान वाहन के वजन और संतुलन के समायोजन के लिए पैर ईंधन का भंडारण कर सकते हैं।
माइक्रोमैकेनिकल फ्लाइंग कीट
अमेरिकी सरकार ने भी बर्कले परियोजना में एक सामान्य घरेलू मक्खी के आकार का रोबोटिक कीट विकसित करने के लिए $2.5 मिलियन का निवेश किया है। हवा में इस सूक्ष्म यांत्रिक उड़ान कीट (एमएफआई) को प्राप्त करने की दिशा में पहला बड़ा कदम रोबोफ्ली का विकास था , जिसने शोधकर्ताओं को कीट उड़ान के तंत्र में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान की।
एमएफआई के निर्माण के लिए, शोधकर्ताओं ने यह जानने के लिए प्रयोग किए कि मक्खियाँ कैसे उड़ती हैं। प्रयोगों में से एक में 10-इंच (25-सेमी) रोबोटिक पंखों की एक जोड़ी का निर्माण शामिल था, जिसे रोबोफली कहा जाता था, जो कि प्लेक्सीग्लस से बना था और एक फल मक्खी के पंखों के बाद तैयार किया गया था। पंख खनिज तेल के एक टैंक में डूबे हुए थे, जो उन्हें हवा में तेजी से धड़कने वाले छोटे, 1-मिलीमीटर-लंबे फल-मक्खी पंखों की तरह प्रतिक्रिया करने के लिए मजबूर करता है। छह मोटर्स - प्रत्येक पंख पर तीन - पंखों को आगे और पीछे, ऊपर और नीचे और एक रोटरी गति में ले गए। पंखों के बल को मापने के लिए सेंसर लगाए गए थे।
आखिरकार, रोबोफली को एक स्टेनलेस स्टील माइक्रोरोबोटिक मक्खी तक सिकुड़ दिया जाएगा जो कि 10 से 25 मिलीमीटर (0.4 से 1 इंच) चौड़ाई में है और इसका वजन लगभग 43 मिलीग्राम (0.002 औंस) है। पंखों को एक पतली माइलर फिल्म से बनाया जाएगा। सौर ऊर्जा एक पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर चलाएगी जो पंखों को फड़फड़ाएगी। रोबोट का वक्ष पीजोइलेक्ट्रिक-एक्ट्यूएटर विक्षेपण को बड़े विंग स्ट्रोक और उड़ान प्राप्त करने के लिए आवश्यक रोटेशन में बदल देगा।
हालांकि रोबोट अभी तक उड़ान नहीं भर पाया है, यह बताया गया है कि लिफ्ट के लिए आवश्यक बल का लगभग 90% प्रयोगात्मक रूप से पूरी तरह से परिचालन, दो-पंख संरचना के साथ प्राप्त किया गया है। अगला कदम रिमोट कंट्रोल के लिए फ्लाइट-कंट्रोल यूनिट और कम्युनिकेशन यूनिट को जोड़ना होगा। शोधकर्ताओं का कहना है कि वे ऑप्टिकल सेंसिंग और ऑनबोर्ड गायरोस्कोप के माध्यम से नियंत्रित होवरिंग को सक्षम करने पर काम कर रहे हैं ।
दीवार पर मक्खी तकनीक
अमेरिकी सेना MAV (माइक्रो एयर व्हीकल) प्रोजेक्ट्स में जितना पैसा लगा रही है, उसे देखते हुए, संभावना है कि इन रोबोटिक बग्स का पहला उपयोग जासूसी मक्खियों के रूप में होगा। DARPA एक जासूसी मक्खी की कल्पना करता है जिसका इस्तेमाल टोही मिशनों के लिए किया जा सकता है और जमीन पर सैनिकों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। यह छोटा उड़ने वाला वाहन न केवल सेना की गतिविधियों की छवियों को रिले करेगा, बल्कि इसका उपयोग जैविक, रासायनिक या परमाणु हथियारों का पता लगाने के लिए भी किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, रोबोटिक कीट दुश्मन के वाहन पर उतरने और उस पर एक इलेक्ट्रॉनिक टैग लगाने में सक्षम होगा ताकि इसे अधिक आसानी से लक्षित किया जा सके।
एमएवी के विकास से संबंधित डीएआरपीए की 1997 की एक रिपोर्ट में , लेखकों ने लिखा है कि माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) सहित सूक्ष्म प्रौद्योगिकी में प्रगति जल्द ही जासूसी मक्खियों को एक व्यवहार्य विचार बना देगी। उन्होंने बताया कि सीसीडी-सरणी कैमरे , छोटे इन्फ्रारेड सेंसर और चिप आकार के खतरनाक-पदार्थ डिटेक्टरों जैसे माइक्रोसिस्टम्स को स्पाई फ्लाई की वास्तुकला में एकीकृत करने के लिए पर्याप्त छोटा बनाया जा रहा है।
सेना एक एमएवी चाहती है जिसकी रेंज लगभग 6.2 मील (10 किमी) हो, जो दिन या रात में उड़ती हो और लगभग एक घंटे तक हवा में रह सके। डीएआरपीए के अधिकारियों का कहना है कि एमएवी के लिए आदर्श गति 22 से 45 मील प्रति घंटे (35.4 से 72.4 किलोमीटर प्रति घंटे) है। इसे एक ग्राउंड स्टेशन से नियंत्रित किया जाएगा, जो दिशात्मक एंटेना को नियोजित करेगा और एमएवी के साथ निरंतर संपर्क बनाए रखेगा।
इंटरप्लेनेटरी खोजकर्ताओं की एक नई पीढ़ी के रूप में रोबोटिक मक्खियाँ भी अच्छी तरह से अनुकूल हो सकती हैं। जॉर्जिया टेक अनुसंधान संस्थान (GTRI) से धन प्राप्त हुआ उन्नत अवधारणाओं के लिए नासा संस्थान विचार Entomopter एक उड़ान के रूप में उपयोग करते हुए अध्ययन करने के लिए (NIAC) मंगल ग्रह सर्वेक्षक। मार्च 2001 में, नासा ने भविष्य के मंगल माइक्रोमिशन की प्रत्याशा में अध्ययन के दूसरे चरण को वित्त पोषित किया।
एंटोमोप्टर्स बड़े सर्वेक्षकों की तुलना में कई लाभ प्रदान करते हैं। वे उड़ान में उतरने, टेकऑफ़ करने, मंडराने और अधिक कठिन युद्धाभ्यास करने में सक्षम होंगे। रेंगने और उड़ने की उनकी क्षमता भी उन्हें अन्य ग्रहों की खोज में एक फायदा देती है। सबसे अधिक संभावना है, नासा इन दर्जनों निगरानी वाहनों को अन्य ग्रहों का पता लगाने के लिए भेजेगा। एंटोमोप्टर डेवलपर रॉब माइकलसन ने कहा कि मंगल के पतले वातावरण में उड़ान भरने के लिए एंटोमोप्टर के मंगल संस्करण को लगभग 1 मीटर के पंखों के आकार का आकार देना होगा।
शोधकर्ताओं का कहना है कि ये छोटे उड़ने वाले रोबोट भूकंप , बवंडर या भूस्खलन जैसी प्राकृतिक आपदाओं के बाद भी मूल्यवान होंगे । उनका छोटा आकार और उड़ने और मंडराने की क्षमता उन्हें मलबे में दबे लोगों की खोज के लिए उपयोगी बनाती है। वे उन दरारों के बीच उड़ सकते हैं जिन्हें मनुष्य और बड़ी मशीनें नेविगेट करने में असमर्थ हैं। अन्य उपयोगों में यातायात निगरानी, सीमा निगरानी, वन्यजीव सर्वेक्षण, बिजली लाइन निरीक्षण और अचल संपत्ति हवाई फोटोग्राफी शामिल हैं।
जासूसी मक्खियाँ इस बात का एक और उदाहरण हैं कि कैसे तकनीक खतरनाक कार्यों को करने में इंसानों की मदद कर रही है, जिससे इंसानों को नुकसान से बचा जा सके। सैन्य टोही, भूकंप पीड़ितों की तलाश करना और दूसरी दुनिया की यात्रा करना सभी खतरनाक गतिविधियाँ हैं - माइक्रोरोबोट्स उड़ाना हमें इन कार्यों को वास्तव में बिना वहाँ पूरा करने की अनुमति देगा।
बहुत अधिक जानकारी
सम्बंधित लिंक्स
- यूएस स्पाई प्लेन कैसे काम करता है
- हवाई जहाज कैसे काम करते हैं
- एक्सोस्केलेटन कैसे काम करेगा
- सैन्य दर्द बीम कैसे काम करेगा
अधिक बढ़िया लिंक
- सूक्ष्म वायु वाहन - उड़ान में एक नए आयाम की ओर
- यूसी बर्कले रोबोटिक्स और इंटेलिजेंट मशीन प्रयोगशाला
- माइक्रोमैकेनिकल फ्लाइंग कीट (एमएफआई) परियोजना
- "रोबोफली" कीट उड़ान का रहस्य सुलझाता है
- वायर्ड: लुक, अप इन द स्काई: रोबोफ्लाई
- वैज्ञानिक अमेरिकी: एक बग की लिफ्ट
- लोकप्रिय यांत्रिकी: सूक्ष्म युद्ध
- भविष्य में उड़ान
- फ्लाई-ओ-राम
- एमएलबी कंपनी: ट्रोकोइड
- माइक्रो-एयर रोबोट
- फ़्लैपिंग विंग प्रोपल्शन
- टोरंटो विश्वविद्यालय: माइक्रो एयर व्हीकल
- एथेना टेक्नोलॉजीज ने माइक्रो एयर व्हीकल उड़ाया
- कीट उड़ान के वायुगतिकी: सूक्ष्म वायु वाहनों के लिए अनुप्रयोग
- थर्मोइलेक्ट्रिक-आधारित माइक्रो-एयर-वाहन
