Báo cáo tổng kết đề tài - Nghiên cứu cải thiện khả năng tạo áp lực nâng của phương tiện bay kích cỡ Nano loại cánh đập

Ệ  C Ấ P TR ƯỜ NG NGHIÊN CỨẢỆẢẠỰ U C I THI N KH  NĂNG T O L C  NÂNG CỦ A PH ƯƠ NG TI Ệ N BAY KÍCH C Ỡ  NANO,  LOẠẬ I CÁNH Đ P Mã số : T2019­06­116   Xác nhậ n c ủ a c ơ  quan ch ủ  trì đ ề tài               Chủ  nhi ệ m đ ề  tài                           (ký, họ  tên, đóng d ấ u)                                    (ký, họ  tên) Le Anh Doan, Eric Cattan, Sebastien Grondel 4 Danh sách các thành viên tham gia nghiên cứ u đ ề tài L.A. Doan  received the B.S. degree in mechatronic engineering  from Danang University of Technology, Danang, Vietnam, in 2008  and   the   M.S.   degree   in   mechanical   engineering   from   National  Kaohsiung University of Applied Sciences, Kaohsiung, Taiwan, in  2012. He received the Ph.D. degree in micro and nanotechnologies,  acoustics   and   telecommunications  at   Polytechnic   University   of  Hauts­de­France, Valenciennes, France. From 2012 to 2014, he was  a lecturer at the University of Technology and Education ­ The  University   of   Danang,   Danang,   Vietnam.   His   research   interest  includes the mobiles robots, micro and nano air vehicles. S.  Grondel  (IEMN)   received   the   M.S.   and   Ph.D.   degrees   in  electronical   and   acoustical   Engineering   from   Valenciennes  University, France, in 1997 and 2000, respectively. Between 2001  and 2010, he worked as a research Associate at the Electronic,  Microelectronic  and   Nanoelectronic  department  of  Valenciennes  University, focusing on health monitoring of aeronautic structures  using   elastic   guided   waves   and   multi­array   piezoelectric  transducers. Since 2011, he is a Professor in the same department  and   teacher   at   the   engineering   school   ENSIAME.   His   current  research   activities   include   modeling   and   control   of   macro­   and  micro­ mechatronic systems through the use of the Bond Graph  methodology. He contributes on the design and development of a  nano   flying   insect   called   ``OVMI''   as   well   as   on   new   ionic  polymers   actuators.   He   has   authored   more   than   70   published  journal and conference papers related to smart material, ultrasonic  and mechatronic. He is an elected member of the national Research  evaluation   in   Electronics   field   (CNU   63)   and   belongs   to   the  Editorial Board of the Horizon Research Publishing Coorporation.  He is also a fellow member of the French Acoustical(SFA) and  5 Electronic Electrotechnic and Automatic (EEA) Societies. E  Cattan, 55 years (eric.cattan@uphf.fr). In 1993, he obtained a  PhD in optics and photonics at the University of Paris Sud (Orsay),  and in 1994, he became a University lecturer in section 28 and was  assigned to the laboratory of Advanced Ceramic Materials (UPHF).  He   has   published   one   hundred   and   fifty   papers   in   the   field   of  piezoelectric   thin   film,   micro­transducers   and   NAV.   After  obtaining an accreditation to supervise research in 2001, he was  appointed   University   Professor   in   2002   at   the   University   of  Polytechnic Hauts de France Since 2002, he has been conducting  research   at   the   Institute   of   Electronics,   Microelectronics   and  Nanotechnology,   and   since   September   2005,   his   research   has  focused  on  bio­inspired  microsystems.  Before  that,  his  research  activities concerned the growth and characterization of ferroelectric  piezoelectric   thin   films,   as   well   as   their   integration   in  microsystems. In 2011, he took over the management of a research  group made up of thirteen professors and university lecturers. He is  leader   of   the   OVMI   project   (Object   Volant   Mimant   l'Insecte),  which was awarded with a golden micron in Besançon in 2014. 6 Mụ c l ụ c: Danh mụ c hình v ẽ : 7 Danh mụ c b ả ng bi ể u: 8 Danh sách chữ  vi ế t t ắ t MAV: phươ ng ti ệ n bay theo tiêu chu ẩ n kích c ỡ  micro NAV: phươ ng ti ệ n bay theo tiêu chu ẩ n kích c ỡ  nano 9 UAVs: phươ ng ti ệ n bay không ng ườ i lái 10 ĐẠỌẴI H C ĐÀ N NG CỘỘỦỆ NG HOÀ XàH I CH  NGHĨA VI T NAM TRƯỜ NG ĐH S Ư  PH Ạ M K Ỹ  THU Ậ T Độc l ậ p ­ T ự  do ­ H ạ nh phúc THÔNG TIN KẾẢỨ T QU  NGHIÊN C U 1. Thông tin chung: ­ Tên đề tài: nghiên c ứảệả u c i thi n kh  năng t ạự o l c nâng c ủươệ a ph ng ti n bay  kích cỡ  nano, lo ạ i cánh đ ập ­ Mã số : T2019­06­116 ­ Chủ  nhi ệ m: TS. Đoàn Lê Anh ­ Thành viên tham gia:  ­ Cơ  quan ch ủ  trì: Đ ạọưạỹậạọi h c S  ph m K  thu t – Đ i h c Đà N ẵ ng ­ Thờ i gian th ự c hi ệ n: 12 tháng 2. Mụ c tiêu:  Trong nhữậỉầ ng th p k  g n đây, vi ễả n c nh có đ ượữảc nh ng kh  năng bay đ ặệc bi t  củ a các lo ạ i chim nh ỏ  hay côn trùng đã thúc đ ẩy r ấ t nhi ề u nh ữ ng nghiên c ứ u v ề  vậ t th ể  bay lo ạ i cánh đ ập (flapping wings). Tuy nhiên, khi thi ế t k ế  m ộ t nguyên  mẫưậ u nh  v y, các nhà thi ếếảả t k  ph i tr i qua m ộạ t lo t các gi ả i pháp thi ếếả t k  ph n  ánh sự  đa d ạ ng c ủ a côn trùng đ ể xác đ ịnh s ự  k ế t h ợ p chính xác c ủ a các tham s ố  mà có thểứ  đáp  ng yêu c ầủọểảớ u c a h . Đ  gi m b t gánh n ặ ng này, m ụ c đích c ủ a  bài báo là xây dựộ ng m t công c ụ  phù h ợể p đ  phân tích đ ộọủươệng h c c a ph ng ti n  qua đó có thể  t ố i  ư u hóa l ự c nâng (lift) trên cánh. Nghiên c ứ u này đ ược th ự c hi ệ n  trên mộ t v ậ t th ể  bay lo ạ i cánh đ ập có b ộ  khung m ề m d ẻ o (flexible skeleton) và  có kích thướ c theo tiêu chu ẩ n nano (Flapping wing Nano aerial vehicles­FWNAV).  Dự a trên tính ch ấềẻủươệ t m m d o c a ph ng ti n, nguyên m ẫượ u đ c nghiên c ứể u đ   kếợ t h p hai ch ếộ  đ  rung c ộưở ng h ng ­ u ố n và xo ắểạỹạ n ­ đ  tái t o qu  đ o cánh côn  trùng. Mô hình đề xu ấ t s ử  d ụ ng Bond Graph, m ộ t ngôn ng ữ  giao di ệ n ng ườ i dùng  đồọ h a vì nó r ấ t phù h ợể p đ  mô ph ỏộệậ ng m t h  đa v t lý nh ư  trong tr ườợ ng h p  này. 3. Tính mớ i và sáng t ạ o: 11 Bả n thân mô hình là đi ể m sáng t ạ o vì nó là m ộ t mô hình tham s ố  phân tán và d ự a  trên mộ t c ấ u trúc micro m ề m d ẻ o. 4. Tóm tắ t k ế t qu ả  nghiên c ứ u: Trong nghiên cứ u này này, chúng ta đã xây d ự ng thành công m ộ t mô hình Bond  Graph dành cho mộ t FWNAV. Mô hình đ ược trình bày mang tính m ớ i b ở i vì đ ược  xây dự ng cho m ộậể t v t th  bay kích c ỡấỏạ  r t nh  l i còn là lo ạ i có khung x ươ ng  mềẻừ m d o. T  mô hình này b ốếộạộ n ch  đ  ho t đ ng đã đ ược tìm th ấ y. Thông qua  phân tích, hai trong số  chúng kh thích h ợ p cho vi ệ c t ạ o l ự c nâng, hai ch ế  đ ộ còn  lạ i thì thành công trong vi ệ c tái t ạ o qu ỹ  đ ạo cánh côn trùng qua đó có th ể  th ấ y  được kh ả  năng c ả i t ạ o l ự c nâng c ủ a chúng. 5. Tên sả n ph ẩ m:  Hai bài báo khoa họ c đăng trên t ạ p chí uy tín và m ộ t ph ầ n m ề m mô ph ỏ ng trên  máy tính. Năm  Stt Tên sả n ph ẩ m Thông tin sả n ph ẩ m công  Chú thích bố Tuyể n t ậ p h ộ i ngh ị  quố c t ế  ICERA  2019 thuộ c nhóm  Kinematic analysis of a  Scopus – Lecture  resonant flexible­wing nano  Notes in Networks  2019 1 air vehicle using a Bond  Scopus Graph approach and Systems  (Tr.455­461), ISSN:  2367­3370, Volume  104, Năm 2019. Kỷ  y ế u h ộ i ngh ị  Tố i  ư u hóa l ự c nâng c ủ a v ậ t  toàn quố c v ề  C ơ  thể  bay khung m ề m d ẻ o có  khí và Chế  t ạ o năm  Hộ i ngh ị  2 kích thướ c theo tiêu chu ẩ n  2019 2019 (Tr.88­93),  ố nano dự a trên phân tích cộ ng  Qu c gia hưở ng u ố n và xo ắ n ISBN: 978­604­73­ 7275­1 năm 2020. Phầ n m ề m cho  phép dự  đoán qu ỹ  ử ụ Phầ n m ề m mô ph ỏ ng máy  S  d ng trên  đạo chuy ể n đ ộng  2019 ề ầ 3 tính n n ph n  cánh và lự c nâng  mề m 20SIM được t ạ o ra 6. Hiệ u qu ả , ph ươ ng th ứ c chuy ể n giao k ế t qu ả  nghiên c ứ u và kh ả  năng áp  dụ ng: Làm nề n t ả ng cho nh ữ ng nghiên c ứ u ti ế p sau. 12 7. Hình ả nh, s ơ  đ ồ minh h ọ a chính  Thông tin cụ  th ể  có th ể  đ ược tìm th ấ y trong tài li ệ u đính kèm                                                                                                   Ngày        tháng        năm   Hộ i đ ồng KH&ĐT đ ơn v ị Chủ  nhi ệ m đ ề tài (ký, họ  và tên) (ký, họ  và tên) XÁC NHẬ N C Ủ A TR ƯỜ NG Đ ẠI H Ọ C S Ư  PH Ạ M K Ỹ  THU Ậ T INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 1. General information: Project title: Optimize lift of a flexible nano air vehicle based on analysing of  bending and twisting resonances Code number: T2019­06­116 Coordinator: Dr. Đoàn Lê Anh Implementing   institution:   University   of   Technology   and   Education   –  University of Danang Duration: from  08/2019 to 08/2020 2. Objective(s):  In recent decades, the prospect of exploiting the exceptional flying capacities of  insects has prompted much research on the elaboration of flapping­wing nano air  13 vehicles (FWNAV). However, when designing such a prototype, designers have to  wade through a vast array of design solutions that reflects the wide variety of flying  insects to identify the correct combination of parameters to meet their requirements.  To alleviate this burden, the purpose of this paper is to develop a suitable tool to  analyze the kinematic of a resonant flexible­wing nano air vehicle. The proposed  tool uses a Bond Graph formalism because it is well suited to simulating multi­ physical systems. Moreover, the prototype studied combines two resonant vibration  modes – bending and twisting – to reproduce insect wing kinematics. This could be  considered as the key to optimize the generated lift. 1. Creativeness and innovativeness: The model itself is original as it is a distributed­parameter model and is based on a  flexible micro­structure. 5. Research results: In this study, we have successfully built a Bond Graph model for a FWNAV. The  model presented is novel because it is built for a very small flying object but also  has a flexible skeleton. From this model four operating modes were found. Through  analysis,   two   of   them   are   not   suitable   for   lift   generation,   the   other   two   are  successful in reproducing the insect wing trajectories through which their ability to  lift can be seen. 6. Products: Two paper published on prestigious proceeding. One is with Scopus index. A simulation program works with 20SIM software. 7. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:  As the  foundation for further research. 14 15 Phầ n m ở  đ ầu Con ngườ i luôn b ị  thu hút b ở i thiên nhiên đ ược đ ịnh nghĩa chung là th ự c v ậ t, đ ộng  vậ t, c ả nh quan, và các đ ặc đi ể m và s ả n ph ẩ m khác c ủ a trái đ ất [1]. Đ ặc bi ệ t, các  kỹ  năng đ ặệượửụởc bi t đ c s  d ng b i các loài đ ể thích nghi hoàn h ảớ o v i môi tr ườ ng  đã thu hút được r ấ t nhi ề u s ự  chú ý. Không có gì đáng ng ạ c nhiên khi r ấ t nhi ề u sáng  kiế n và đ ổớủi m i c a con ng ườượấảứừự i đ c l y c m h ng t  s  đa d ạ ng và hi ệả u qu  đáng  kinh ngạ c c ủ a thiên nhiên. Công vi ệ c đ ược trình bày  ở  đây góp ph ầ n vào xu h ướ ng  này và đề c ậ p đ ến máy bay không ng ườ i lái. Ngành máy bay không ngườ i lái ngày càng thu hút đ ược nhi ề u s ự  chú ý [2], tên ti ế ng  anh là (UAV), được làm phong phú h ơ n b ở i các ý t ưở ng l ấ y c ả m h ứ ng t ừ  thiên  nhiên để giúp nâng cao hi ệảốặớ u qu . Đ i m t v i nhu c ầề u v  các ph ươệ ng ti n bay có  khả  năng ho ạ t đ ộng trong môi tr ườ ng kín và h ạ n ch ế , các UAV đã tr ở  nên ngày  càng nhỏỏơữ  nh . H n n a, các c ơế  ch  bay đã phát tri ểừ n t  cánh c ốịặ  đ nh ho c cánh  quay sang cánh đập và cánh rung t ươ ng  ứ ng b ắ t ch ướ c các loài chim và côn trùng  nhỏ . Tùy thu ộ c vào kích th ướ c và tr ọ ng l ượ ng c ủ a chúng, các UAV thu nh ỏ  này  thườ ng đ ược phân thành hai lo ạ i: MAV1 và NAV2. Mặ c dù đã đ ạượềếột đ c nhi u ti n b  [3], [4], v ẫự n có s  chênh l ệ ch đáng k ểềệ  v  hi u  suấ t gi ữ a MAV và NAV hi ệ n có và các sinh v ậ t trong t ự  nhiên v ề  kh ả  năng t ả i  trọ ng, kh ả  năng c ơ  đ ộng và quan tr ọ ng nh ấ t là th ờ i gian bay. Có ba lý do chính cho  nhữ ng h ạ n ch ế  này. Đ ầu tiên, sao chép chuy ể n đ ộng cánh c ủ a nh ữ ng sinh v ậ t bay  trong tự  nhiên không ph ả i là m ộ t nhi ệ m v ụ  d ễ  dàng. Trên th ự c t ế , đ ộng h ọ c cánh  củ a côn trùng và chim nh ỏ  r ấ t ph ứ c t ạ p. B ằ ng cách đ ịnh th ờ i gian đ ảo chi ề u hành  trình củ a cánh m ộ t cách đ ộậặồờữc l p ho c đ ng th i, nh ng sinh v ậ t này có th ểể  ki m  soát hướ ng c ủ a chúng cũng nh ư  c ả i thi ệ n l ự c nâng và l ự c đ ẩy [5]. Thứ  hai, đ ược coi là th ử  thách khó khăn nh ấ t, h ệ  s ố  Reynolds (Re) th ấ p d ẫ n đ ến khí  độọng h c không  ổịảưởế n đ nh  nh h ng đ n quá trình bay c ủ a các ph ươệ ng ti n bay c ỡ  nhỏ  [6], [7]. Cuố i cùng, do kích th ướ c nh ỏ  h ơ n, c ầ n ph ả i đ ập cánh nhanh h ơ n và  nhiề u năng l ượ ng h ơ n đ ể duy trì chuy ế n bay, đi ề u này cũng đòi h ỏ i m ậ t đ ộ năng  lượ ng cao h ơ n. Rõ ràng là v ẫ n còn nhi ềỗểảệ u ch  đ  c i thi n và vì v ậốớề y, đ i v i đ  tài  16 này, ngườếị i ta quy t đ nh phát tri ểộ n m t MAV có kích th ướằộ c b ng m t con chim nh ỏ  và mộ t NAV có kích th ướ c b ằ ng m ộ t con côn trùng. Hai nguyên m ẫ u đ ược phát  triể n ch ủ  y ế u t ạ i Vi ệ n Đi ệ n t ử , Vi đi ệ n t ử  và Công ngh ệ  nano (IEMN) [8] nơ i các  hệố  th ng vi c ơệử  đi n t  (MEMS) và m ạệử ch đi n t  có th ểượếạằ  đ c ch  t o b ng các  phươ ng ti ệ n có s ẵ n. MAV bắ t ch ướ c con chim ru ồ i [9], đây là loài chim duy nhấ t có th ể  bay l ượ n. Cánh  củ a nó đ ượềểởộộơc đi u khi n b i m t đ ng c  dòng đi ệộề n m t chi u (DC) đ ược cung c ấ p  bởệ i đi n áp đ ốứểại  ng đ  t o ra m ộ t chuy ểộậ n đ ng đ p. NAV bao g ồộấ m m t c u trúc  linh hoạ t ba chi ềượếạằ u đ c ch  t o b ng công ngh ệ  MEMS k ếợớộề t h p v i b  truy n  độệừng đi n t  cho phép toàn b ộươệ  ph ng ti n rung v ớầốơ i t n s  cao h n MAV. Mụ c tiêu c ủ a công vi ệ c này là phát tri ể n m ộ t ph ươ ng ti ệ n bay Nano­Air­Cánh đ ập  cánh tựộấảứừọ  đ ng, l y c m h ng t  sinh h c. Tuy nhiên, m ụ c tiêu cu ố i cùng c ủệ a vi c  giả m kích th ướ c ph ươ ng ti ệ n và s ả n xu ấ t NAV là vô cùng khó khăn vì đây là NAV  hoàn toàn linh hoạ t đ ầu tiên [10]. Do đó, chúng tôi đã quyế t đ ịnh làm vi ệ c v ớ i MAV  trướểểềế c đ  hi u v  chuy n bay, phát tri ểảệửảả n b ng đi n t  và đ m b o chuy ế n bay  ổ n  địộốếứnh. M t s  ki n th c và kinh nghi ệ m thu đ ược sau đó có th ểượ  đ c chuy ể n sang  việ c phát tri ể n NAV. Báo cáo này được t ổ  ch ứ c nh ư  sau: Chươớệ ng 1 gi i thi u các nghiên c ứ u trong quá kh ứệạề  và hi n t i v  UAV nh ưậ ng t p  trung nhiề u h ơ n vào MAV và NAV. Thông qua vi ệ c so sánh các khái ni ệ m thi ế t k ế  khác nhau, chúng tôi cho thấ y r ằ ng thi ế t k ế  cánh đ ập là phù h ợ p nh ấ t v ớ i  ứ ng d ụ ng  củ a chúng tôi. Sau đó, chúng tôi trình bày các nguyên t ắ c c ơ  b ả n c ủ a chuy ế n bay  đập cánh, bao g ồộọủ m đ ng h c c a cánh và c ơếộọ  ch  khí đ ng h c không  ổị n đ nh.  Chúng tôi đề xu ấ t đ ộng h ọ c cánh cho các ph ươ ng ti ệ n c ủ a chúng tôi g ầ n v ớ i chim  ruồ i và côn trùng và tìm th ấộốơế y m t s  c  ch  nâng cao khí đ ộọưệứng h c nh  hi u  ng  Wagner và hiệ u  ứ ng kh ố i l ượ ng đ ược thêm vào. Cu ố i cùng, vi ệ c xem xét các MAV  và NAV đập hi ệ n có theo c ơ  c ấ u truy ề n đ ộng và c ấ u trúc c ủ a chúng giúp chúng tôi  lự a ch ọ n thi ế t k ế  c ủ a MAV và NAV c ủ a mình. 17 Chươ ng 2 quay tr ở  l ạ i NAV lo ạ i cánh đ ập. Đ ầu tiên, khái ni ệ m nâng cao l ự c nâng  mớ i do D. Faux và các đ ồng nghi ệ p c ủ a ông phát tri ể n đ ược gi ớ i thi ệ u [10]. Ti ế p  theo, cách tiế p c ậ n Bond Graph đ ược đi ề u ch ỉ nh cho phù h ợ p v ớ i khái ni ệ m này và  đượửụểc s  d ng đ  mô ph ỏộựọủươệ ng đ ng l c h c c a ph ng ti n NAV, sau đó trong b ướ c  tốư i  u hóa ta tìm đ ượầốạộc t n s  ho t đ ng mà t ạự i đó l c nâng đ ạượớất đ c là l n nh t. Cuố i cùng, ph ầ n k ế t lu ậ n c ủ a báo cáo này đã ch ỉ  ra nh ữ ng đóng góp chính c ủ a công  trình này và đưa ra m ộ t s ố  khuy ế n ngh ị  cho các h ướ ng nghiên c ứ u trong t ươ ng lai. 1. MAV: Phươ ng ti ệ n bay kích c ỡ  Micro, do C ơ  quan D ự  án Nghiên c ứ u Tiên ti ế n  Quố c phòng (DARPA) kh ở i x ướ ng vào nh ữ ng năm 1990, là m ộ t lo ạ i UAV thu nh ỏ  vớ i kích th ướ c t ố i đa là 15 cm và n ặ ng t ớ i 100 g, cũng nh ư  ph ạ m vi ho ạ t đ ộng 10  km và tự  tr ị  trong kho ả ng t ừ  20 đ ến 60 phút. 2. NAV: Các phươ ng ti ệ n bay kích c ỡ  Nano (NAV), ch ươ ng trình do C ơ  quan D ự  án  Nghiên cứ u Tiên ti ế n Qu ố c phòng (DARPA) kh ở i x ướ ng vào năm 2005, là m ộ t lo ạ i  UAV thu nhỏớ  v i kích th ướố c t i đa 7,5 cm và t ổọượấ ng tr ng l ng c t cánh d ướ i 10 g. Chươ ng 1: Tổ ng quan tình hình nghiên c ứ u 1. Giớ i thi ệ u Máy bay không ngườ i lái, tên ti ế ng anh là unmanned aerial vehicles (UAVs), là m ộ t  phươ ng ti ệ n bay mà không có ng ườ i ng ồ i trên máy bay. So v ớ i máy bay có ng ườ i  lái, UAV ban đầượểu đ c tri n khai cho các nhi ệụ m v  quá "bu ồẻẩỉặ n t , b n th u ho c  nguy hiể m" [11] đối v ớ i con ng ườ i. Ph ươ ng ti ệ n hàng không kích c ỡ  Micro (MAV),  do Cơ  quan D ự  án Nghiên c ứ u Tiên ti ế n Qu ố c phòng (DARPA) b ắ t đ ầu vào năm  1990, là mộạ t lo i UAV đ ược thu nh ỏịớạề  b  gi i h n v  kích th ướ c, có kích th ướố c t i đa  là 15 cm và trọượ ng l ng lên đ ến 100 gram. Tr ướ c đây ch ỉớạ  gi i h n cho nh ữườ ng ng i  yêu thích mô hình và đồ ch ơ i trong tay tr ẻ  em, MAV đã s ớ m nh ậ n đ ược s ự  quan tâm  củ a c ả  quân đ ội và dân s ự  vì chúng d ễ  dàng di chuy ể n, kín đáo h ơ n và ít nguy hi ể m  hơ n trong tr ườợ ng h p va ch ạếảộượớ m. K t qu  là, m t l ng l n MAV bay d ự a trên các  khái niệ m cánh c ố  đ ịnh, quay và đ ập đã có m ặ t  ở  nhi ề u lĩnh v ự c. 18 Vớựạếề i s  h n ch  v  kích th ướ c này, nghiên c ứảốặớềấề u ph i đ i m t v i nhi u v n đ .  Được coi là th ử  thách khó khăn nh ấ t, h ệ  s ố  Reynolds th ấ p (Re) d ẫ n đ ến khí đ ộng  họ c không  ổịảưởế n đ nh  nh h ng đ n quá trình bay c ủ a các ph ươệ ng ti n bay c ỡỏ  nh   [6]. Ngoài ra, do kích thướỏơ c nh  h n, m ậộ t đ  năng l ượ ng cao h ơượ n đ c yêu c ầ u. Do  đó, mặ c dù đã đ ạượềếột đ c nhi u ti n b  [3], [4], v ẫ n còn r ấềưịểả t nhi u d  đ a đ  c i  thiệềả n v  kh  năng t ảọ i tr ng, kh ả  năng c ơộ  đ ng và quan tr ọấộềủ ng nh t là đ  b n c a  chuyế n bay. Đốới v i công vi ệ c này, chúng tôi s ẽ  nghiên c ứướ u tr c đây và hi ệạề n t i v  UAV đ ể có  thể  xác đ ịượếếủnh đ c thi t k  c a MAV c ỡ  chim nh ỏ  có th ểạộ  ho t đ ng trong môi  trườ ng kín, h ạ n ch ế . 2. Lự a ch ọ n d ạ ng cánh Các MAV hiệ n t ạ i có th ể  đ ược chia thành ba lo ạ i chính d ự a trên cách chúng t ạ o ra  lự c nâng: cánh c ố  đ ịnh, cánh quay và cánh đ ập và đ ược mô t ả  trong các đo ạ n sau. 2.1 Cánh cố  đ ịnh UAV cánh cốịươựư  đ nh t ng t  nh  máy bay. Do t ỷệữựẩ  l  gi a l c đ y và l ự c nâng không  đổệềểi, vi c đi u khi n bay t ươốơả ng đ i đ n gi n và khung toán h ọượ c đã đ c phát tri ể n  hoàn thiệ n, UAV cánh c ố  đ ịnh đ ược trình bày đ ầu tiên. MAV cánh c ố  đ ịnh thích h ợ p  cho các ứụ ng d ng ngoài tr ờơư i, n i  u tiên th ờ i gian bay t ố i đa. M ộặộố t ho c m t s  cánh  quạườạ t th ng t o ra l ựẩề c đ y v  phía tr ướ c. MAV th ườ ng yêu c ầộộ u m t b  vi đi ề u  khiể n tích h ợ p đ ể tăng đ ộ  ổ n đ ịnh. 19 Hình 1.  Cánh cố  đ ịnh lo ạ i c ứ ng và m ề m d ẻ o, (a) Black Widow trong su ố t ch ế  t ạ o  bở i AeroVironment [12], (b) cánh mề m d ẻ o phát tri ể n b ở i University of Florida [13]. Mộ t s ố  nguyên m ẫ u t ồ n t ạ i nh ư ng không có nguyên m ẫ u nào thu ộ c ph ạ m vi NAV.  Các phươ ng ti ệ n hi ệ n có có s ả i cánh l ớ n h ơ n 7,5 cm và do đó đ ược coi là MAV.  Mộ t ví d ụ  n ổ i ti ế ng là AeroVironment Black Widow v ớ i s ả i cánh 15,2 cm  [12],  được phát tri ể n nh ư  m ộ t ph ầ n c ủ a ch ươ ng trình DARPA’s MAV (xem Hình Hình 1. .a). Nó nặả ng kho ng 80 g t ổộộử ng c ng, m t n a trong tr ọượ ng l ng đó là pin. Đ ược  phát triể n trong 4 năm, Black Widow có th ờ i gian ho ạ t đ ộng trong 30 phút và có th ể  bay không ngừ ng trong 17 km v ớ i t ố c đ ộ t ừ  38 đ ến 53 km / h. Cu ố i cùng, nó cũng có  mộ t camera màu trên bo m ạ ch và m ộ t b ộ  truy ề n video đ ể truy ề n t ả i các video tr ự c  tiếế p đ n phi công. M ộấềọ t v n đ  quan tr ng cánh c ốịả  đ nh x y ra khi tăng góc t ấớ n t i  hạỞ n.   góc này, l ự c nâng c ựạạượ c đ i đ t đ c và không khí ch ạ y trên cánh qu ạắ t b t  đầu tách kh ỏ i b ề  m ặ t phía trên. Tuy nhiên, n ế u góc t ấ n ti ế p t ụ c tăng h ơ n n ữ a, dòng  chả y tr ở  nên tách bi ệ t hoàn toàn kh ỏ i b ề  m ặ t phía trên và do đó, cánh t ạ o ra  s ự  s ụ t  giả m v ề  l ự c nâng. Ng ườ i ta cũng đã ch ứ ng minh r ằ ng các cánh m ề m d ẻ o phù h ợ p  vớ i MAV [14] vì chúng có thể  bi ế n đ ổi hình d ạ ng đ ể ph ả n  ứ ng v ớ i môi tr ườ ng, và  góc tớ i h ạ n có th ể  tăng lên nh ờ  kh ả  năng đi ề u khi ể n th ụ  đ ộng này [15]. Tài liệ u  tham khả o [13], [16]–[19] giớ i thi ệ u m ộ t s ố  UAVs v ớ i cánh linh ho ạ t có th ể  thích  ứng trong quá trình bay đ ể nâng cao h ệ  s ố  l ự c kéo b ằ ng cách đ ẩy đi ể m d ừ ng lên  góc tấ n cao h ơ n. Các nghiên cứ u cũng cung c ấ p các mô ph ỏ ng s ố  Đ ộng l ự c h ọ c ch ấ t l ỏ ng tính toán  (CFD) bằ ng cách s ử  d ụ ng các b ộ  gi ả i dòng ch ả y nh ư  Navier Stokes đ ể cung c ấ p cái  20