Ngỡ ngàng trước drone "biến hình" của sinh viên Đan Mạch

Andrei Copaci, Pawel Kowalczyk, Krzysztof Sierocki và Mikolaj Dzwigalo, bốn sinh viên ngành điện tử công nghiệp ứng dụng tại Đại học Aalborg đã cùng nhau phát triển nguyên mẫu này trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp.

Thiết bị được thiết kế bằng công nghệ in 3D và cắt điều khiển số CNC, sử dụng các linh kiện đơn giản nhưng hiệu quả.

Điểm nổi bật nhất của thiết kế nằm ở hệ thống cánh quạt có thể điều chỉnh góc nghiêng.

Khi bay trên không, các cánh quạt nghiêng để tạo lực nâng; khi lặn xuống nước, chúng duỗi thẳng để tối ưu lực đẩy trong môi trường chất lỏng.

Nhờ đó, chiếc drone có thể chuyển đổi từ chế độ bay sang bơi chỉ trong vài giây mà không cần cơ cấu gập cơ khí rườm rà – điều vốn là thách thức lớn trong các thiết kế lai (hybrid).

Drone bay từ mặt đất, lặn xuống hồ nước, bơi ngầm rồi nổi lên và tiếp tục bay lên không trung đều diễn ra một cách trơn tru, ổn định, và đặc biệt là không cần can thiệp thủ công.

Mở ra tiềm năng ứng dụng rộng lớn

Dù mới chỉ dừng lại ở mức nguyên mẫu, thiết kế này đã mở ra một hướng đi mới đầy triển vọng cho các ứng dụng drone trong thực tế.

Trong các hoạt động tìm kiếm cứu nạn, việc cần một thiết bị có thể bay tới vị trí sự cố, lặn xuống nước để tìm kiếm nạn nhân hay vật thể, rồi truyền tín hiệu về trung tâm là điều vô cùng hữu ích đặc biệt trong các vùng bị lũ lụt, băng tan, hoặc tai nạn tàu thủy.

Trong nghiên cứu môi trường biển, một drone có thể vừa khảo sát từ không trung, vừa đo lường thông số nước, kiểm tra san hô hay giám sát sinh vật dưới đáy biển mà không cần đổi thiết bị sẽ giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và tăng hiệu quả thu thập dữ liệu.

Ngoài ra, trong lĩnh vực quân sự hoặc an ninh quốc phòng, những thiết bị không người lái lai như vậy có thể được triển khai để do thám các khu vực ven biển, cảng, hoặc giám sát hoạt động ngầm mà không bị phát hiện dễ dàng.

“Mặt trận” cạnh tranh mới

Thiết kế của nhóm sinh viên Đan Mạch là một phần trong xu thế đang nổi lên mạnh mẽ. Đó là phát triển các loại drone “lai” có thể hoạt động trong nhiều môi trường, không chỉ bay mà còn có thể lặn, chạy hoặc bám tường.

Trước đó, một số nguyên mẫu khác cũng từng gây chú ý.

AquaMAV của Đại học Imperial College London: một robot có thể lặn sâu rồi phóng lên khỏi mặt nước như tên lửa, nhưng không thể bay lâu dài.

CRACUNS của Johns Hopkins University (Mỹ): một drone có thể hoạt động dưới nước thời gian dài, rồi nổi lên bay lên như UAV, phục vụ mục tiêu quân sự.

Festo BionicFinWave: không biết bay nhưng có thể bơi uốn lượn như cá, mô phỏng sinh học tinh vi.

Tuy nhiên, các thiết kế này thường gặp giới hạn trong khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa hai môi trường. Drone của nhóm sinh viên Aalborg vượt trội nhờ sự đơn giản trong cơ cấu và độ tin cậy trong thao tác – điều khiến nó trở nên khả thi cho sản xuất và ứng dụng thực tế trong tương lai.

Trường đại học Aalborg – “lò ấp” đổi mới kỹ thuật Đan Mạch

Dự án drone bay-bơi là kết quả từ môi trường đào tạo thực tiễn của Đại học Aalborg, ngôi trường nổi tiếng thế giới với phương pháp học theo dự án.

Sinh viên tại đây được khuyến khích làm việc nhóm, giải quyết các bài toán thật với thiết bị thật, mô phỏng điều kiện làm việc trong ngành công nghiệp.

Phó Giáo sư Petar Durdevic, người hướng dẫn đồ án, là chuyên gia lâu năm trong lĩnh vực robot bay và các hệ thống nhúng điều khiển.

Dưới sự hướng dẫn của ông, nhóm sinh viên không chỉ hoàn thiện thiết kế mà còn xây dựng hệ thống điều khiển bay độc lập, giúp drone vận hành chính xác trong hai môi trường mà không cần tái lập trình mỗi lần chuyển đổi.

Hiện nhóm sinh viên chưa tiết lộ kế hoạch thương mại hóa, nhưng cho biết họ đang tiếp tục hoàn thiện bản nâng cấp với thời lượng pin dài hơn, khả năng chịu nước tốt hơn và tích hợp camera cùng cảm biến môi trường.

Nếu được phát triển đúng hướng và kết hợp với trí tuệ nhân tạo (AI) hay mạng truyền thông 5G/6G, drone bay-bơi hoàn toàn có thể trở thành công cụ “toàn địa hình” trong thế kỷ 21 – một cánh tay nối dài hữu hiệu cho các nhà nghiên cứu, kỹ sư môi trường, lực lượng cứu hộ và quân đội.

Phương Thảo