Drone cấu tạo thế nào, hoạt động ra sao?

Cùng với cuộc cách mạng công nghệ bùng nổ, drone dân dụng đang được đón chào khắp nơi. Trước đây, ngoài ứng dụng chuyên biệt trong quân sự, drone dân dụng chủ yếu được biết nhiều là dạng gắn camera (thường gọi flycam) cho mục đích quay phim, chụp ảnh từ trên không. Nhưng ngày nay drone đã phát triển vượt bậc, thâm nhập sâu rộng vào cuộc sống, từ thú chơi tiêu khiển hấp dẫn những người đam mê chinh phục bầu trời, cho đến bay phục vụ công việc của các tổ chức, doanh nghiệp, người dùng cá nhân và dĩ nhiên không thể thiếu là thực hiện những nhiệm vụ đặc biệt trong quân sự.

Drone là gì?

Drone là từ đã trở nên quen thuộc thời nay, được dùng để chỉ những thiết bị bay không người lái có thể điều khiển từ xa hoặc/và lập trình trước, còn gọi là UAV (unmanned aerial vehicle).

Ban đầu, chúng được dùng chủ yếu cho mục đích quân sự, như bay trinh sát với khả năng chụp không ảnh, truyền hình ảnh về căn cứ chỉ huy, hay tìm diệt những mục tiêu khó tiếp cận bằng vũ khí mang theo. Dần dần UAV ngày càng được sử dụng sâu rộng cho mục đích dân sự, từ việc đáp ứng thú chơi tiêu khiển của người dùng, cho đến giao hàng hóa, rải phân, tưới cây chăm sóc mùa màng, theo dõi đàn gia súc, giám sát rừng, vườn thú hoang dã, quay phim, chụp ảnh từ trên cao, cứu hộ cứu nạn những nơi hiểm trở…

Theo dự báo của ABI Research, thị trường drone thương mại cỡ nhỏ có qui mô khoảng 652 triệu USD trong năm 2014 sẽ tăng lên tới hơn 5,1 tỷ USD vào năm 2019, ước tính gấp đôi thị trường quốc phòng. 

Drone có nhiều kích cỡ, từ nhỏ gọn có thể cầm trên tay, bay trong tầm quan sát được, cho đến những loại đồ sộ như máy bay thật giá trị hàng triệu USD với tầm bay xa hàng trăm kilomet. Drone dân dụng trở nên phổ biến nhờ những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ và giá thành giảm nhanh, dễ sử dụng. Hiện tại, bạn chỉ cần bỏ ra vài trăm ngàn cho đến vài triệu đồng là đã có thể sở hữu một chiếc drone loại nhỏ với tay cầm điều khiển, thỏa mãn thú vui chinh phục bầu trời của mình. Drone dùng trong hoạt động kinh doanh, sản xuất cao cấp hơn, giá bán dĩ nhiên cũng cao hơn nhiều, nhưng tỏ ra hứa hẹn đem lại hiệu quả cao trong sử dụng.

Drone cấu tạo thế nào, hoạt động ra sao?

Về cơ bản, drone gồm các thành phần chính: vi mạch tích hợp bộ xử lý, động cơ, nguồn cấp năng lượng (pin), cánh quạt hoặc cánh bay. Điều khiển bay bằng bộ điều khiển từ xa hoặc/và lập trình sẵn theo lộ trình, tọa độ dựa trên GPS. Nhiều drone hiện nay đã được tích hợp GPS nên luôn định vị được đang bay ở đâu.

Bộ điều khiển drone thường sử dụng sóng radio tần số 2,4GHz, hình thức không khác mấy so với những bộ điều khiển từ xa của máy bay mô hình truyền thống, gồm hai nút bấm và ăng ten có thể gấp gọn. Một số bộ điều khiển có sự kết hợp cả tín hiệu 2,4GHz và Wi-Fi, trông giống tay cầm điều khiển máy chơi game hoặc chúng có thể dựa trên ứng dụng điều khiển chạy trên smartphone hay máy tính bảng.

Nhiều drone bay được là nhờ những cánh quạt quay, năng lượng do pin cung cấp. Tuy nhiên, những mẫu cao cấp đắt tiền có thể dùng động cơ phản lực, chúng có thể bay xa tới 800 km, và cao tới 15 km. Một số drone hoạt động nhờ được lập trình trước, số khác hoạt động dưới sự điều khiển từ xa của con người. Không như máy bay mô hình bay lượn cho vui, drone nói chung bay có đích đến, dù chúng được sử dụng cho mục đích quân sự hay dân dụng.

Những drone tiên tiến khi bay vượt tầm điều khiển, mất liên lạc, vẫn có thể bay theo đúng lộ trình lập sẵn, và tự quay trở về vùng có thể điều khiển.

Để bay lâu trên không, drone có thiết kế nhẹ. Tiện dụng, tính cơ động cao, hoạt động hiệu quả, thiết thực là những đặc tính nổi bật của drone. Những bộ vi xử lý ngày càng nhỏ và mạnh, phương thức liên lạc không dây được cải tiến không ngừng, cùng các loại cảm biến đa dạng đã mở ra cơ hội cho drone phát triển mạnh với nhiều ứng dụng hữu ích hơn.

Drone có thể phân thành hai loại chủ yếu, cánh cố định và cánh quạt. Mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng. Drone cánh cố định có thể cần đường băng để chạy lấy đà cất cánh, hoặc thậm chí phải dùng máy phóng. Ưu điểm của chúng là bay nhanh và lâu hơn loại cánh quạt. Trong khi đó, Drone cánh quạt phổ biến hơn do một phần dễ điều khiển, bay ổn định thích hợp cho nhiều hoạt động như chụp ảnh chẳng hạn. Đây là một nhu cầu rất lớn của người dùng khắp nơi chứ không riêng gì giới nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp. Nếu bạn muốn tìm mua một drone cánh quạt, sẽ có rất nhiều lựa chọn trên thị trường dân dụng.

Cũng là thiết bị bay không người lái, vậy drone dân dụng khác gì máy bay mô hình truyền thống điều khiển từ xa qua sóng radio?

Về cơ bản, máy bay mô hình chủ yếu là để bay chơi, trong tầm quan sát của người điều khiển và đòi hỏi sự chú ý liên tục. Với drone, chẳng những điều đó không cần thiết mà nhờ khả năng tự động hóa cao, được trang bị những tính năng kỹ thuật số tiên tiến nên thực hiện được nhiều chức năng đáng kinh ngạc. Chẳng hạn lập trình định vị sẵn một vị trí GPS, drone có thể tự bay tới và "quẩn quanh" ở đó, tự bay trở về không cần điều khiển. Hoặc có thể thiết lập chế độ tự động bay theo để drone bám sát bạn từ trên cao nhờ tín hiệu dẫn đường phát đi từ smartphone của bạn mà nó thu nhận được.

Máy bay mô hình chỉ có một cánh quạt, nhưng drone dân dụng loại cánh quạt thường trang bị từ 3 – 8 cánh quạt. Drone cần nhiều cánh quạt để bay ổn định với sức nặng tổng cộng bao gồm cả những thứ mà nó phải mang theo để thực hiện nhiệm vụ được giao.

Các cánh quạt quay đẩy luồng khí xuống tạo ra phản lực từ bên dưới máy bay, vì thế thêm nhiều cánh quạt sẽ tăng sức nâng, thiết bị nhờ đó sẽ bay cao hơn, nhanh hơn và mang được trọng lượng nặng hơn – yếu tố quan trọng để drone mang thêm những thứ cần thiết như camera hay hàng hóa. Sức nâng yếu thì drone sẽ khó mà bay ổn định, thậm chí không thể bay nổi.

Một trở ngại với drone hiện nay là vấn đề năng lượng pin. Drone cần pin cấp nguồn cho động cơ. Cân bằng giữa công suất và trọng lượng của pin là một bài toán nan giải. Pin nhẹ thì thời lượng sử dụng ngắn mà tăng thời lượng pin sẽ tăng trọng lượng đồng nghĩa với tiêu tốn năng lượng khi bay.

Drone dân dụng dần phổ biến

Để đảm bảo drone bay an toàn, không gây ảnh hưởng an ninh, tránh bị lợi dụng dẫn đến vi phạm quyền riêng tư, nhiều quốc gia có những qui định hạn chế với hoạt động bay của Drone. Chẳng hạn, Cơ quan quản lý Hàng không Mỹ (FAA) quy định Drone dân dụng chỉ được bay ở độ cao dưới 122 mét với vận tốc bay tối đa 161 km/giờ, trong tầm mắt thấy được, và phải cách xa sân bay tối thiểu 8 km để tránh gây nguy hiểm cho máy bay có người lái.

Còn tại Việt Nam, hoạt động drone tuân theo Nghị định 36/2008/NĐ-CP về việc quản lý máy bay không người lái và các phương tiện bay siêu nhẹ, tiếp theo là Nghị định 79/2011/NĐ-CP do Chính phủ ban hành năm 2011 sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định năm 2008.

Tuy nhiên, drone vẫn được dùng vô tư nhiều nơi cho nhiều mục đích khác nhau. Các chủ sở hữu có thể ‘quên’ hoặc thậm chí không biết là cần phải xin phép trong nhiều trường hợp.

Bên cạnh đó, để tạo điều kiện cho drone phát triển, FAA cấp giấy phép miễn trừ cho việc sử dụng drone thương mại trong một số trường hợp đặc biệt để thử nghiệm trên nhiều lĩnh vực, từ chụp ảnh trên không, dịch vụ quay phim cho các nhà sản xuất phim Hollywood và các nhà quảng cáo, cho đến giám sát mùa màng, kiểm tra hạ tầng giao thông, cứu hộ cứu nạn…

Với người dùng cá nhân, việc sở hữu một chiếc drone hiện nay quá dễ, và thực tế đang trở thành trào lưu mới của một bộ phận những người yêu thích công nghệ và đam mê bay. Lướt qua nhiều trang bán hàng trực tuyến, chẳng hạn như Amazon, bạn có thể thấy drone được rao bán khá nhiều, chủng loại hết sức phong phú, từ giá rẻ vài trăm nghìn đồng với khả năng bay hạn chế, cho đến những mẫu máy thương hiệu cao cấp giá hàng triệu, chục triệu đồng với nhiều tính năng thông minh, khả năng tự động cao không cần nhiều tới con người điều khiển bay.

DJI là một trong những nhà sản xuất drone uy tín với dòng DJI Phantom  được biết đến rộng rãi. Những chiếc drone này không đơn thuần để giải trí mà còn được nhắm cung cấp cho các nhiếp ảnh gia, dân chơi ảnh để họ có được những góc quay/chụp tuyệt vời từ trên cao mà không cần tới các thiết bị quá đắt tiền. Một số model gắn thêm camera GoPro, số khác được tích hợp camera riêng của hãng.

Drone: giấc mơ hay ác mộng?

Drone là giấc mơ thực sự cho các doanh nghiệp dùng trong hoạt động kinh doanh. Với những cải tiến công nghệ không ngừng, drone hứa hẹn sẽ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề, từ khoa học kỹ thuật, thương mại, nông nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng, giao thông, tham gia hoạt động cứu nạn, quay phim chụp ảnh từ trên không, lập bản đồ 3D thực địa, và dĩ nhiên là cả trong quân sự.

Theo một ước tính mà tờ The Wasington Post đăng tải, ngành công nghiệp Drone sẽ tạo ra 100.000 việc làm, đem lại lợi ích kinh tế 82 tỷ USD trong một thập kỷ tới.

Tuy nhiên, xét trên khía cạnh quyền riêng tư cá nhân, drone dễ bị xem là cơn ác mộng. Chúng có thể bị chủ nhân lạm dụng để thực hiện quan sát những khu vực nhạy cảm, làm dấy lên mối lo ngại xâm phạm quyền riêng tư khắp nơi. Drone có thể được trang bị vũ khí, thực hiện nhiệm vụ tấn công từ xa, trong khi người điều khiển ngồi ung dung nhấm nháp cà phê ở đâu đó trong một căn phòng mát lạnh.

Dù sao thì công nghệ hữu ích hay lạc lối nhiều khi phụ thuộc vào cách hành xử của con người. Và dù bạn có quan tâm hay không thì thời của drone đã đến. Dù tốt hay xấu, drone cũng đang trở thành một phần quan trọng trong thế giới ngày nay.