Chế tạo thiết bị bay không người lái, ghi danh Sách vàng Việt Nam

Trò chuyện xung quanh chủ đề làm khoa học, quá trình chế tạo thiết bị bay không người lái, ThS Lưu Hải Âu (SN 1976), Giám đốc Trung tâm Tin học Trắc địa và Bản đồ (Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ - Bộ Tài nguyên và Môi trường), có lúc nghẹn ngào, vì những khó khăn, chọn lựa đã trải qua.

Công trình  thiết bị bay không người lái, ThS Lưu Hải Âu đã được ghi danh Sách vàng sáng tạo Việt Nam 2023. Ảnh: Mai Loan.

Công trình ghi danh Sách vàng sáng tạo Việt Nam 2023

Sau 3 năm thực hiện đề tài nghiên cứu, ThS Lưu Hải Âu cùng các cộng sự thuộc Trung tâm Tin học Trắc địa và Bản đồ đã tích hợp thành công hệ thống thiết bị IMU và GNSS thu nhận dữ liệu sử dụng công nghệ trạm tham chiếu ảo (VRS) trên thiết bị bay không người lái (UAV), phục vụ công tác thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn.

Ngoài ra, nhóm còn có sản phẩm khoa học vượt trội so với đăng ký của đề tài là sản xuất nhiều phiên bản thiết bị bay không người lái chuyên dụng sang bay theo hành trình. Các hệ thống bay chuyên dụng này được anh và cộng sự tận dụng từ thiết bị bay mô hình giá rẻ, điều khiển bằng tay.

 ThS Lưu Hải Âu cùng các cộng sự trong nhóm thực hiện đề tài. Ảnh: Mai Loan.

Công trình được trao Bằng khen tại Lễ vinh danh Sách vàng Sáng tạo Việt Nam năm 2023, sự kiện do Ban Thường trực Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam phối hợp Liên hiệp các hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ, tổ chức.

ThS Lưu Hải Âu  cho hay, việc đo đạc ngoại nghiệp (đo đạc bản đồ thực hiện ở ngoài trời) rất nguy hiểm, khó khăn, tốn kém, nhất là ở vùng núi cao, hải đảo. Để khắc phục, từ những năm 2012, thiết bị bay không người lái siêu nhẹ được một số đơn vị đo đạc bản đồ quân đội đưa vào ứng dụng hiệu quả. Tuy nhiên, sản phẩm nhập ngoại, giá thành rất cao.

Năm 2015, nhận thấy ưu thế vượt trội của việc ứng dụng máy bay không người lái cho đo đạc thành lập bản đồ, được sự hỗ trợ từ bố mẹ, chàng trai quê Thái Bình mua thiết bị bay không người lái chuyên dụng siêu nhẹ từ Thụy Sĩ với giá 500 triệu đồng (thời điểm ấy chưa có đơn vị đo đạc bản đồ dân sự nhập về).

Sau một thời gian vận hành, anh thấy nhược điểm lớn nhất của hệ thống là trước khi bay chụp, phải có các đội đi xây dựng, đo đạc mốc khống chế ảnh trên khu vực khảo sát, lập bản đồ. Điều đó làm mất đi rất nhiều ý nghĩa của hệ thống UAV.

Bài toán đặt ra cho nhóm là nghiên cứu giải pháp tối ưu độ chính xác thiết bị định vị cho các hệ thống UAV nhập ngoại. Khi bắt tay vào nghiên cứu, họ thấy thiết bị chuyên dụng nước ngoài đều đóng kín (hộp đen), không thể cải tiến.

Nhóm nghiên cứu phải cải tiến, chuyển đổi máy bay mô hình giá rẻ (thân vỏ máy bay tận dụng từ thiết bị bay mô hình, loại cánh cứng, chỉ cất, hạ cánh bằng đường băng), điều khiển bằng tay, thành thiết bị bay chuyên dụng hoạt động theo hành trình lập trước. Đồng thời, họ cải tiến máy bay cánh bằng, cất hạ cánh cần đường băng thành thiết bị bay cánh bằng cất hạ cánh thẳng đứng (cất hạ cánh ở bất kỳ vị trí nào).

“Công trình này đã được nhận bằng khen Sách vàng Sáng tạo Việt Nam 2023. Đây là niềm vui, tự hào và cũng là nguồn động viên rất lớn đối với tôi và cộng sự”, ThS Âu chia sẻ.

Thay thế con người, tiến tới tự động hóa hoàn toàn

ThS Lưu Hải Âu cho hay, thiết bị bay không người lái có nhiều ưu điểm. Trong đó, vượt trội đầu tiên phải kể tới khắc phục được việc con người trực tiếp đến nơi thu thập dữ liệu, đo bản đồ, đặc biệt ở vùng núi cao, biển sâu, nơi ô nhiễm…

“Việc xây dựng phần mềm tích hợp tọa độ, độ cao, góc xoay của hệ thống định vệ vệ tinh toàn cầu (gnss-imu) với tâm chụp ảnh trên UAV để tự động hóa hoàn toàn công tác thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn từ ảnh UAV, đã giúp giảm công tác đo đạc, khống chế ảnh ngoại nghiệp, vốn rất khó khăn, tốn kém”, ThS Lưu Hải Âu nói.

 Thiết bị máy bay không người lái cất hạ cánh thẳng đứng(UAV-VTOL). Sử dụng công nghệ của đề tài phục vụ thành lập bản đồ địa chính tỉ lệ lớn khu vực tỉnh Phú Thọ.

Một ưu điểm nữa, cũng theo tác giả, là giá thành sản phẩm chưa tới 100 triệu đồng (giảm tới 90% giá thành so với thiết bị mua từ nước ngoài). Lý do là tự sản xuất được thiết bị không người lái và các phần mềm tích hợp, xử lý số liệu cảm biến, nên giảm chi phí.

Trước đây, thiết bị không người lái được mua từ nước ngoài rất đắt, khi cần sửa chữa đều phải gửi sang hãng, tốn kém và bất tiện. Thiết bị bay không người lái của ThS Âu và cộng sự, do chế tạo trong nước, có thể tự sửa chữa ngay nếu gặp trục trặc.

Ngoài ra, khi hạ cánh bằng bụng, sau khoảng 30 chuyến bay chụp ảnh, là phải thay thế vỏ và cảm biến, rất tốn kém. Việc cất hạ cánh thẳng đứng đã khắc phục được điều này.

Đặc biệt, quan trọng nhất, quá trình làm đã đi kiểm nghiệm thực địa, ra sản phẩm thực tế, không cần dự án sản xuất thử nghiệm.

Hiện tại, có khoảng 10 phiên bản khác nhau. Trong đó, phiên bản lớn nhất là máy bay sải cánh gần 3 m, hành trình bay 3 tiếng. Nó từng bay trên vùng đất ngập nước Đồng Tháp Mười, Đồng bằng sông Cửu Long. Một ca bay chụp ảnh, thành lập bản đồ được 1.500 ha.

Sự thành công trong khoa học của ThS Lưu Hải Âu có sự đóng góp rất lớn từ mẹ của anh.

Làm khoa học phải “cháy” lên

Sau khi tốt nghiệp ĐH Mỏ Địa chất, chuyên ngành Trắc địa, Lưu Hải Âu được một Liên đoàn địa chất nước ngoài mời về làm với mức lương khoảng 4 triệu đồng/tháng. Trong khi đó, lương ở Viện khoa học Đo đạc và Bản đồ là 400.000 đồng/tháng. Nhưng rồi, anh đã chọn về Viện.

 Sự thành công trong khoa học của ThS Lưu Hải  Âu có sự động viên, hỗ trợ rất lớn từ gia đình, đặc biệt là mẹ của anh. Ảnh: Mai Loan.

Kể lại giai đoạn này, ThS Âu không giấu được nỗi nghẹn ngào, xúc động. Sự lựa chọn đó có tác động rất lớn từ phía gia đình. Bố mẹ anh đều là cán bộ làm trong cơ quan nhà nước, thấu hiểu nỗi vất vả, khó khăn của nhà khoa học, nhưng vẫn động viên con theo đuổi ước mơ. Bố mẹ anh nói, vừa mới ra trường, con thay vì kiếm tiền, hãy kiếm tri thức, khoa học.

Công việc ngoài khó khăn về kinh tế, còn có những vất vả, hiểm nguy. Trong đó, có kỷ niệm suýt chết đuối khi đi đo đạc, nước lũ trên sông lên nhanh. Nhưng cũng chính từ đây, mà anh Âu đã nung nấu ý tưởng làm sao chế tạo xuồng không người lái, thiết bị bay không người lái để công tác đo đạc ngoại nghiệp được an toàn.

Đặc biệt, nghiên cứu các sản phẩm khoa học trước khi đăng ký đề tài đôi khi cũng rất mạo hiểm. Tuy nhiên, ThS Âu chưa bao giờ thôi cháy niềm đam mê với khoa học.

"Tôi mong thế hệ mới sẽ có điều kiện nghiên cứu tốt hơn. Tuy nhiên, bản thân các nhà khoa học phải “cháy” lên đã. Bởi nếu mình không có tiềm lực, không có công trình, ý tưởng, không “liều”, khó có sự đầu tư”, ThS Âu chia sẻ.

Thiết bị bay không người lái của ThS Lưu Hải Âu và nhóm nghiên cứu đang được ứng dụng rộng rãi tại những đơn vị Đo đạc Bản đồ trong và ngoài ngành Tài nguyên và Môi trường. Sản phẩm phục vụ đo đạc, thành lập bản đồ đất ngập nước, dự án của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Sản phẩm phục vụ khảo sát, đo đạc kiểm đếm nhà máy Formosa (năm 2017), dự án của Bộ Xây dựng. Nó được sử dụng trong khảo sát, đo đạc thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn, phục vụ thiết kế và thi công công trình đường cao tốc Bắc Nam, Đông Tây của Bộ Giao thông Vận tải và nhiều ngành liên quan.