AI thiết kế nên UAV bay 200 km mỗi lần sạc
Liệu trí tuệ nhân tạo có thể tạo ra một máy bay không người lái (UAV) với thiết kế khí động học tinh tế đến mức bay được đến 200 km mỗi lần sạc hay không?
Sau nhiều tháng mô phỏng, thử nghiệm, thất bại và lại mày mò, dự án Neuronautics NX2 xác định câu trả lời là có.
Được phát triển thông qua quy trình tối ưu hóa dựa trên AI, đánh giá hàng nghìn cấu hình thiết kế khả thi trên 16 thông số, máy bay NX2 sở hữu cánh sải dài nhưng bề ngang ngắn giúp giảm thiểu lực cản và tăng hiệu suất khí động học, cấu trúc gần như hoàn toàn dựa vào các bộ phận in 3D.
Hình dạng cánh gồm những đường cong lẫn đường viền bất đối xứng mà không con người nào tự vẽ ra bằng tay được, nhưng thuật toán đã chọn giải pháp hiệu quả nhất. Trang Cults3D cho biết, thiết kế cuối cùng đạt hiệu quả khí động học tốt hơn khoảng 16% so với NX-1 trước đó.
Tốc độ bay hành trình mục tiêu là 12 m/giây (khoảng 43 km/giờ) nhờ hình dạng cánh được tối ưu hóa đặc biệt để hoạt động ở tỉ lệ lực nâng trên lực cản cao nhất tại mức tốc độ này. Nhóm dự án nhấn mạnh: “Cánh, động cơ, cánh quạt phải hoạt động cùng nhau”.
Họ còn chế tạo một bệ thử lực đẩy chuyên dụng giúp kiểm tra và so sánh hiệu quả thực tế của nhiều tổ hợp động cơ, cánh quạt khác nhau, nhằm xác định tổ hợp tốt nhất trước khi bắt đầu thử nghiệm bay.
Cuối cùng tổ hợp động cơ T-Motor cùng cánh quạt 9×7 được chọn. Nguyên mẫu máy bay sau đó trải qua thử nghiệm hoàn toàn tự động, bay ở độ cao 100 m trong bán kính 200 m, hệ thống lái giảm tốc từ 16 m/giây xuống 10 m/giây mỗi 2 phút. Mức tiêu thụ năng lượng từng điểm đều được ghi lại.
Kết quả UAV tiêu thụ khoảng 32 Wh cho mỗi km di chuyển ở hiệu suất tối đa, trong khi thiết kế trước đó cần gần 47 Wh/km – mức tiêu thụ giảm 32% (quãng đường di chuyển tăng khoảng 47%) với cùng một bộ pin.
Bộ pin pin lithium-ion 3S 39 Wh và camera DJI O4 Pro tích hợp cho quãng đường hoạt động lí thuyết khoảng 120 km. Riêng camera đã tiêu thụ tối thiểu 7W (tương đương 6 Wh/km). Nếu loại bỏ phần cứng này thì NX2 đủ sức bay hơn 200km.
NX2 cũng trải qua vô số lần xoay tròn trên không trung mô phỏng sự cố. Mũi máy bay chịu phần lớn thiệt hại qua nhiều lần hạ cánh mạnh liên tiếp. Thiết kế dạng module cho phép in lại khung hay mũi rồi thay thế dễ dàng thay vì lắp ráp lại toàn bộ máy bay. Vật liệu in là nhựa Tough 2000 bền chắc kết hợp nhựa PLA mềm dẻo ở vài bộ phận.
Dự án thành công chứng minh tính khả thi của việc sử dụng AI kết hợp in 3D để tối ưu hóa thiết kế hàng không. Hiện tại, tệp thiết kế 3D được chia sẻ công khai trên Cults3D để cộng đồng đam mê công nghệ toàn cầu có thể tự in và thử nghiệm.
