2 giải pháp của Học viện Hải quân (HVHQ) tham gia và đạt giải tại Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật tỉnh lần thứ IX (2020-2021) đều xoay quanh các ứng dụng công nghệ cao như máy bay không người lái (UAV) và robot ngầm (AUV), hướng tới phát triển thành phố thông minh.
Ứng dụng UAV tìm kiếm cứu nạn
Xuất phát từ ý tưởng mong muốn được sống trong một thành phố thông minh với hệ thống hạ tầng công nghệ hiện đại, tiện ích, an ninh, an toàn, nhóm tác giả của HVHQ và Tiến sĩ Phùng Mạnh Dương, Đại học Công nghệ Sydney đã đề xuất giải pháp “Ứng dụng máy bay không người lái (UAV) giám sát, cảnh báo tự động - tìm kiếm cứu nạn, hướng tới phát triển thành phố thông minh”. Công trình đã đạt giải nhì tại Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật tỉnh lần thứ IX.
 Thử nghiệm robot ngầm tại Học viện Hải quân. |
Trung tá Hoàng Văn Trưởng - trưởng nhóm cho hay, hệ thống gồm UAV kết hợp IoT (Internet vạn vật) nhằm thiết lập nhiệm vụ giám sát, cảnh báo và ứng phó với các tình huống khẩn cấp, đảm bảo an toàn cho người dân và du khách, phục vụ phát triển du lịch. UAV quét và phản hồi thông tin trực tiếp mà không cần con người điều khiển. Quá trình quét được thực hiện bởi các camera, cảm biến, máy dò trên bo mạch và được truyền, xử lý trực tiếp trong thời gian thực đến các thiết bị thông minh. Khả năng cơ động của hệ thống cảm biến tăng lên rất nhiều, đáp ứng được yêu cầu về “thời gian vàng” trong tìm kiếm. Trong ứng dụng tìm kiếm cứu nạn, UAV được triển khai để cung cấp thông tin quan trọng về thời gian như: Thả phao, phương tiện cứu hộ, dụng cụ sơ cứu và cấp cứu…; hỗ trợ truyền thông tin, hình ảnh chỉ huy hay xử lý thông tin từ các đơn vị mặt đất (nhân viên y tế, bác sĩ…).
Để triển khai công trình, nhóm tác giả đã phát triển ý tưởng từ năm 2018. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của dịch Covid-19 nên các thành viên phải làm việc từ xa. UAV mà nhóm sáng tạo được xem là giải pháp tất yếu phát triển thành phố thông minh với các đặc điểm như: Khả năng phản ứng nhanh, năng lực tự động hóa, hỗ trợ truyền thông trực tuyến... Giải pháp này và các nghiên cứu chuyên sâu đã được ứng dụng và triển khai tại Sydney (Australia), Hà Nội và Khánh Hòa. Các giải pháp đều nhằm ứng dụng vào việc thử nghiệm cảnh báo, giám sát, trực, tuần tra và tìm kiếm mục tiêu giả định…
Phát triển robot ngầm
Thiết bị ngầm, robot ngầm hay AUV là thiết bị chuyên dụng để khảo sát, thăm dò dưới nước cho nhiều ứng dụng dân sự và quân sự như: Tìm kiếm và cứu hộ; khảo sát, thăm dò đáy biển; hải dương, khảo cổ; thăm dò các tàu đắm, hỗ trợ xây dựng các công trình ngầm và nhiều ứng dụng khác…
Thông thường, AUV sử dụng sóng siêu âm để truyền dẫn hình ảnh. Nhưng sóng siêu âm cũng bị hạn chế khi ở dưới nước nên cần có dây dẫn nối AUV tới hệ thống wifi. Việc ứng dụng công nghệ IoT đã giúp giảm đáng kể thiết diện dây dẫn, từ đó giải quyết hiệu quả bài toán điều khiển của AUV. Tuy nhiên, việc sử dụng các bộ lọc phi tuyến tính và các bộ điều chỉnh như vậy trước đây chưa đầy đủ. Vì thế, Thiếu tá, Tiến sĩ Phạm Văn Tuấn (HVHQ) đã đề xuất giải pháp “Ứng dụng công nghệ IoT, điều khiển mờ (Fuzzy logic) và bộ lọc Kalman mở rộng trong điều khiển robot ngầm cỡ nhỏ”. Công trình đã đạt giải ba tại hội thi vừa qua.
AUV được thiết kế tối ưu hóa thủy động lực học, kích thước và khối lượng nhỏ, gọn với 4 động cơ đẩy, có lắp sonar quét, camera chuyên dụng, đèn chiếu sáng, các cảm biến và thiết bị liên lạc wifi… Nhiệm vụ chính của AUV là khảo sát đáy biển, thu thập thông tin chất đáy và nguồn hải sản để thiết lập các tham số cho hải đồ; kết hợp thiết bị bay không người lái UAV để tuần tra giám sát khu vực quy định ở dưới nước thu thập dữ liệu theo thời gian thực. Việc kết hợp AUV và UAV giám sát dưới nước của vùng biển, cửa vịnh được xem là giải pháp mới nhất hiện nay tại Việt Nam.
Theo Thiếu tá Tuấn, việc thiết kế và chế tạo AUV đã có từ năm 2008. Đến nay, tác giả đã sản xuất được 3 kiểu robot ngầm khác nhau. Trước đây, công trình về robot ngầm của Thiếu tá Tuấn và một số tác giả khác đã được thử nghiệm và công nhận ở nước ngoài từ những năm 2018, thậm chí được Liên bang Nga cấp chứng nhận độc quyền sáng chế. Tác giả đang ấp ủ dùng robot để định hướng cho ngư dân đánh bắt hải sản và phát triển các phương tiện, thiết bị cứu nạn trên biển trong thời gian tới.
Q.V
