Drone Là Gì? Nguyên Lý Hoạt Động, Cấu Tạo Và Ứng Dụng Của Drone

Drone ngày càng được sử dụng rộng rãi trong quay phim, khảo sát, xây dựng, kiểm tra công trình, nông nghiệp và nhiều lĩnh vực chuyên nghiệp. Vậy drone là gì, drone bay bằng cách nào và những bộ phận nào giúp drone có thể giữ thăng bằng, di chuyển và hoạt động ổn định? Cùng DJI ASC Vietnam tìm hiểu nguyên lý hoạt động của drone từ những thành phần cơ bản nhất.

Drone là gì?

Drone, hay còn gọi là UAV (Unmanned Aerial Vehicle), là thiết bị bay không người lái có khả năng được điều khiển từ xa hoặc thực hiện một số chức năng bay tự động tùy theo thiết kế và tính năng của từng model.

Trong cách gọi phổ biến tại Việt Nam, nhiều người dùng từ flycam để chỉ drone có camera phục vụ quay phim, chụp ảnh trên không. Tuy nhiên, drone hiện đại không chỉ dành cho việc ghi hình mà còn được sử dụng trong khảo sát, lập bản đồ, kiểm tra công trình, nông nghiệp, cứu hộ và nhiều ứng dụng công nghiệp.

Một hệ thống drone hoàn chỉnh có thể bao gồm:

• Thân máy và hệ thống khung.
• Motor và cánh quạt.
• Flight controller.
• Electronic Speed Controller (ESC).
• Pin và hệ thống quản lý năng lượng.
• Cảm biến và hệ thống định vị.
• Remote controller và hệ thống truyền tín hiệu.
• Camera hoặc payload chuyên dụng.

Drone bay bằng gì?

Một trong những câu hỏi phổ biến nhất khi tìm hiểu drone là “Drone bay bằng gì?” Với drone đa cánh quạt, lực nâng chủ yếu được tạo ra bởi sự kết hợp giữa motor và cánh quạt.

Khi motor làm cánh quạt quay, cánh quạt tác động lên không khí và tạo ra lực đẩy. Khi tổng lực đẩy hướng lên cân bằng với trọng lượng của drone, thiết bị có thể duy trì trạng thái lơ lửng.

Khi hệ thống tăng lực đẩy, drone có thể bay lên. Khi giảm lực đẩy một cách phù hợp, drone có thể hạ độ cao có kiểm soát.

Cánh quạt và motor là những thành phần quan trọng trong việc tạo lực đẩy cho drone.

Cánh quạt drone có vai trò gì?

Cánh quạt drone hoạt động tương tự một airfoil quay. Hình dạng cánh, tốc độ quay, góc hoạt động, điều kiện không khí và tình trạng thực tế của cánh đều có thể ảnh hưởng đến khả năng tạo lực đẩy.

Vì vậy, trước mỗi chuyến bay nên kiểm tra:

• Cánh quạt có bị nứt hoặc biến dạng không.
• Có dấu hiệu va chạm hoặc mẻ cánh không.
• Cánh quạt có đúng model không.
• Cánh quạt đã được lắp đúng vị trí chưa.
• Motor có hoạt động bình thường không.

Nguyên lý hoạt động của drone

Để hiểu đơn giản drone hoạt động như thế nào, có thể hình dung quá trình theo chuỗi:

Flight controller tiếp nhận lệnh từ người điều khiển, đồng thời nhận dữ liệu từ các cảm biến để xác định drone đang nghiêng, xoay, tăng tốc hay thay đổi vị trí như thế nào. Từ đó, hệ thống điều chỉnh motor để đưa drone về trạng thái mong muốn.

Flight Controller là gì?

Flight Controller (bộ điều khiển bay) có thể xem là bộ não của drone. Đây là thành phần giúp chuyển lệnh điều khiển thành những thay đổi cụ thể đối với hoạt động của motor.

Drone đa cánh quạt thường sử dụng sự chênh lệch lực đẩy giữa các motor để thay đổi tư thế và hướng bay.

Cảm biến trên drone có tác dụng gì?

Nếu flight controller là “bộ não”, cảm biến có thể xem là nguồn dữ liệu giúp hệ thống biết drone đang ở trạng thái nào.

Pin ảnh hưởng như thế nào đến thời gian bay?

Pin cung cấp năng lượng cho motor, flight controller, camera và các hệ thống điện tử khác. Tuy nhiên, thời gian bay thực tế không phải lúc nào cũng giống con số tối đa được công bố.

Khả năng hoạt động của pin và thời gian bay có thể bị ảnh hưởng bởi:

• Tình trạng và mức pin.
• Nhiệt độ môi trường.
• Tốc độ gió.
• Trọng lượng của drone.
• Payload được gắn trên thiết bị.
• Chế độ và cách điều khiển.

Các loại drone phổ biến hiện nay

Tùy theo thiết kế và mục đích sử dụng, drone có thể được chia thành nhiều nhóm khác nhau.

Drone được sử dụng để làm gì?

Từ một thiết bị phục vụ quay phim, drone đã trở thành công cụ thu thập dữ liệu và hỗ trợ công việc trong nhiều ngành nghề.

Nên chọn drone DJI nào?

Không có một mẫu drone phù hợp với tất cả nhu cầu. Việc lựa chọn nên bắt đầu từ mục đích sử dụng, môi trường vận hành và yêu cầu công việc thay vì chỉ nhìn vào số lượng tính năng.

Với nhu cầu quay phim và chụp ảnh, người dùng có thể ưu tiên chất lượng camera, khả năng bay ổn định và tính cơ động.

Với khảo sát, đo đạc hoặc công việc chuyên nghiệp, cần xem xét thêm RTK, camera, payload, khả năng lập kế hoạch bay và hệ thống xử lý dữ liệu.

Cần kiểm tra gì trước khi bay drone?

Một quy trình kiểm tra trước chuyến bay giúp người vận hành phát hiện sớm những vấn đề có thể ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả của nhiệm vụ.

1. Kiểm tra pin: đảm bảo pin đủ dung lượng và không có dấu hiệu bất thường.
2. Kiểm tra cánh quạt: phát hiện nứt, mẻ, cong hoặc biến dạng.
3. Kiểm tra motor: đảm bảo motor hoạt động bình thường.
4. Kiểm tra kết nối: đảm bảo drone và remote controller kết nối ổn định.
5. Kiểm tra khu vực bay: quan sát vật cản, thời tiết và điều kiện môi trường.
6. Kiểm tra yêu cầu vận hành: nắm rõ các quy định hiện hành trước khi bay.

Drone bị rơi hoặc hoạt động bất thường nên làm gì?

Nếu drone vừa bị rơi, va chạm hoặc xuất hiện dấu hiệu bất thường, không nên tiếp tục bay chỉ vì thiết bị vẫn có thể khởi động.

Nên kiểm tra các bộ phận như:

• Cánh quạt.
• Motor.
• Thân máy.
• Gimbal và camera.
• Pin.
• Cảm biến và hệ thống điều khiển bay.