المخترعون المراهقون يعالجون جدوى الطائرات التجارية بدون طيار

مرحبًا بكم في عالم أربعة طلاب من مدرسة Naperville North High School في إحدى ضواحي شيكاغو الغربية. أكسبتهم مهاراتهم الريادية والتقنية الجائزة الأولى ، Pete Conrad Scholar ، لاختراع منتجاتهم ، Airlyft.

Arjun Shah و Aditya Dhingra و Jimit Gosar و Nithilan Kalidoss يعملون معًا عن كثب منذ أغسطس 2019 لتطوير Airlyft. هذا هو الاسم الذي اختاره الطلاب الأربعة لطائرتهم متعددة الاستخدامات بدون طيار والتي تستخدم أجنحة قابلة للطرق لتطير أسرع وأطول كجزء من تحدي كونراد .

تحدي كونراد هو عبارة عن مسابقة STEM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات) وريادة الأعمال متعددة المراحل. إنه أكثر تحديًا من معرض العلوم.

سجل الطلاب عرض فيديو لعرض خطة أعمالهم على Airlyft. وشمل ذلك أبحاث السوق والنماذج الأولية وخطط الانتقال إلى السوق. ثم أجابوا على سلسلة من الأسئلة من لجنة تحكيم.

قبل مشروع المسابقة هذا ، كان كل طالب قد اتصل وشارك في مشاريع مختلفة معًا من خلال نادي الطائرات بدون طيار في المنطقة التعليمية وفريق الروبوتات. بعد مواجهة تحدي كونراد ، قرر الطلاب العمل معًا لتقديم مشروع الطائرات بدون طيار الخاص بهم.

بالنسبة للمنافسة ، اختاروا اسم EcoAero لتعريف فريقهم. على طول الطريق ، شكلوا شركة تحمل الاسم نفسه ، وأنشأوا موقعًا إلكترونيًا للمعلومات ، وخططوا لاستراتيجية تسويق نهائية لمنتجهم.

أخذ فريق EcoAero هذا الاختراع خطوة إلى الأمام من خلال بناء نموذج أولي للطائرة بدون طيار لإظهار أجنحتها المتطورة القابلة للسحب والتي تساعد على ضمان أوقات طيران وأداء أعلى. كحل فعال لمشكلات وقت طيران الطائرات بدون طيار ، سرد الطلاب مجموعة متنوعة من الاحتمالات لاستخدامها بما في ذلك مكافحة الحرائق ، وتوصيل الطرود ، والزراعة القائمة على البذور ، والزراعة القائمة على الأسمدة ، والمراقبة ، والصرف الصحي ، والتفتيش الكهربائي للأراضي.

بدأ تحدي هذا العام في أغسطس 2019. قدمت الفرق مشاركتها الأولية وعملت على عرض المستثمرين ، والتي أكملوها في نوفمبر.

ثم تقدمت الفرق المؤهلة إلى الجولة الثانية في منتصف نوفمبر وعملت حتى منتصف يناير لتطوير وتحسين خطة العمل ودراسة السوق والتمثيل المرئي لحلولهم القابلة للتطبيق تجاريًا. ثم تمت مراجعة منتجاتهم وتسجيلها من قبل خبراء متخصصين وحكام قبل اختيار الفرق المتأهلة للتصفيات النهائية في كل فئة لتقديمها في قمة الابتكار.

في قمة الابتكار الظاهري 2020 ، المرحلة النهائية من المسابقة، وقعت من 27-29 مايو، وشملت 37 فرق النهائيات العالمية التي ظهرت من أكثر من 600 الفرق التي دخلت التحدي في أغسطس 2019، من تسعة بلدان مختلفة.

في مؤتمر القمة، المشتركة الفريق EcoAero التي سجلتها الملعب قوة السلطة الملعب لتقديم خطة عمل من أجل Airlyft، والتي شملت أبحاث السوق، والنماذج، والذهاب إلى السوق الخطط.

حصل فريق EcoAero على جائزة Pete Conrad Scholars ، الجائزة الأولى ، في قمة Conrad Challenge Innovation Summit في فئة الطيران والفضاء.

ولادة Airlyft

كان الطلاب الأربعة يعملون بشكل مستقل في أوقات فراغهم في المساء وعطلات نهاية الأسبوع. تطورت فكرتهم على مدار العام. لقد صقلوا أفكارهم وأدخلوا تحسينات تدريجية ، وفقًا لجوبين جوسار ، مستشار هيئة التدريس والموجه التكنولوجي.

تمت دعوة جوسار ، والد الطالب جيميت ، ليكون مدربهم وموجههم في يناير 2020 بعد أن تم اختيار الأولاد كواحد من الخمسة المتأهلين للتصفيات النهائية في فئة الطيران. وهو معلم في فريق الروبوتات بالمدرسة.

قال جوبين جوسار لموقع TechNewsWorld: "النموذج الأولي الذي قاموا ببنائه يبدو رائعًا. لقد شعروا حقًا بالفخر بالنموذج الأولي وكل ما قدموه لتحدي كونراد".

وأضاف أن الفريق عمل بمثابرة حتى في وقت متأخر من الليل ليكون قادرًا على تحسين الوقت والاستفادة من الموقف على أفضل وجه.

وقال: "لديهم جميعًا اهتمامات وظيفية مختلفة ، لكن رؤيتهم يعملون معًا على الرغم من خلفياتهم المختلفة تجعلني أشعر بالفخر بهم".

اجتمعت TechNewsWorld مؤخرًا مع Team EcoAero في مكالمة جماعية عبر الفيديو لمناقشة كيفية تطبيق الطلاب للعمل الجماعي والمثابرة والتكنولوجيا للتغلب على النكسات المستمرة التي يفرضها COVID-19.

تم تلخيص الجزء الأول من مناقشتنا على أنه ردود مركبة من جميع الطلاب الأربعة. تسرد بقية المقابلة الردود الفردية حيث تناوب أعضاء الفريق على الإجابة على الأسئلة.

TechNewsWorld: في أي عمر بدأت في المشاركة بنشاط في التكنولوجيا؟

فريق EcoAero: أصبح معظمنا نشيطين للغاية مع تكنولوجيا الطائرات بدون طيار بحلول عامنا الأول من خلال النوادي المدرسية والخبرة الشخصية. كنا جميعًا مهتمين بالميكانيكا وخاصة الطيران حيث تساءلنا عن سبب قدرة بعض الأجسام على الطيران وكيف يمكننا تحسينها.

تي إن دبليو: ما الذي دفعك للمشاركة في تحدي كونراد وقمة الابتكار الافتراضية لعام 2020؟

الفريق: نحن جزء من نادٍ للطيران في مدرستنا. كنا نحصل على أوقات طيران تتراوح من ثلاث إلى أربع دقائق فقط ، وأدركنا أن هذه المشكلة يجب أن تصيب أيضًا سوق الطائرات بدون طيار التجارية.

شارك أرجون سابقًا في تحدي كونراد ، ووجدنا أن فكرتنا كانت مزيجًا مثاليًا من الجدوى والابتكار الذي يسعى تحدي كونراد للترويج له.

تي إن دبليو: كيف زادت خبرتك في مدرسة نابرفيل الشمالية الثانوية من اهتمامك ومهاراتك في مجال التكنولوجيا؟

الفريق: زودتنا Naperville North بالأندية والمهارات اللازمة لمتابعة اهتماماتنا في الهندسة والطيران. على وجه التحديد ، شارك ثلاثة منا في Naperville North Robotics الذي تعلمنا من خلاله عملية تصميم وإنشاء واختبار منتج. لقد شاركنا أيضًا في نادي للطائرات بدون طيار يسمى Flying Huskies حيث تعلمنا المزيد عن الطيران والإلكترونيات اللازمة للطائرات بدون طيار.

تي إن دبليو: ما هي أهدافك المهنية في مستقبلك؟

الفريق: كلنا نريد أن ندخل في الهندسة. يريد أرجون التركيز على الطيران. يريد آدي أن يدخل في مجال التمويل ويبدأ شركة. يريد Nithilan و Jimit متابعة علوم الكمبيوتر. في الوقت الحالي ، نواصل تطوير شركتنا ، EcoAero ، للقيام بدورنا في جعل الطائرات التجارية بدون طيار قابلة للتطبيق.

آدي دينغرا: أخطط للذهاب إلى كلية ميتشجن روس للأعمال العام المقبل. سأأخذ مواردي من هناك وأستخدمها لمساعدة شركتنا. ستكون هناك فرص رائعة للتواصل والعديد من مسابقات ريادة الأعمال المتاحة لطلاب المدارس الثانوية والكليات. لذلك سأوجه جميع مواردي المالية للمساعدة في تنمية شركتنا.

تي إن دبليو: ما مدى صعوبة العمل كفريق ومع ذلك بقيت تحت التباعد الاجتماعي لجزء كبير من الوقت؟

أرجون شاه: لقد غيّر كوفيد -19 حقًا كيف كان علينا العمل معًا. كان لدينا صحيفة أسبوعية بكل ما يجب القيام به. كنا نخطط للخروج من أربعة إلى ستة أسابيع. لقد أجرينا العديد من مكالمات الفيديو كل يوم وركزنا على ما يجب إكماله وتتبع المكالمات التي لم نبدأها.

كانت إحدى المشكلات الرئيسية هي الإنتاجية العملية الفعلية. يمكن أن يكون لدينا شخص واحد فقط يعمل على النموذج الأولي في وقت واحد. كانت لدي جميع الأجزاء في منزلي ، لكن لم يكن لدي الكثير من الخبرة مثل الرجال الآخرين. لذلك في بعض الأحيان ، كنا في مكالمة فيديو لمدة ساعتين أو ثلاث ساعات معهم فقط نشاهد ما كنت أفعله وأعلق لمساعدتي. لقد كانت بالتأكيد تجربة ممتعة.

تي إن دبليو: من الواضح أنك تعرف بعضكما البعض جيدًا. ماذا تعلمت عن ديناميكيات العمل معا؟

آدي دنغرا: لقد قمنا بعمل جيد في تحديد الأدوار. على الفور عرفنا بالفعل من سيفعل ما هي المهام. أرجون شاه - الرئيس التنفيذي ؛ أديتيا دينجرا - المدير المالي ؛ جيميت جوسار - كبير مسؤولي التكنولوجيا ؛ نيثيلان كاليدوس - رئيس قسم المعلومات.

كان ذلك مفيدًا جدًا. يمكننا تعيين المهام للشخص المتخصص في هذا المجال. ولكن كان من الصعب أن نضطر إلى إرشاد بعضنا البعض من خلال مكالمات الفيديو وإجراء جميع مناقشاتنا عبر الإنترنت.

جيميت جوسار: لدينا أيضًا تجارب متنوعة للغاية.

نيثيلان كاليدوس: كانت خبرتي في البرمجيات منذ أن كنت رئيس قسم المعلومات. على سبيل المثال ، قمت بإنشاء موقع ويب حيث يمكن للأشخاص الذهاب لتقديم الطلبات وعرض المعلومات حول مشروع الطائرة بدون طيار.

تي إن دبليو: كيف تعاملت مع اقتناء قطع الغيار؟ هل كنت قادرًا على الطباعة ثلاثية الأبعاد لما تحتاجه؟

أرجون شاه: لقد صنعنا كل الأجزاء من الصفر. استخدمنا الأجهزة الإلكترونية الجاهزة وحصلنا على الألومنيوم من Home Depot. لقد صممنا معظم أجزائنا باستخدام برنامج CAD. كنت سأرسلها إلى Jimit للطباعة ، وكان يرسلها لي مرة أخرى للتجميع والاختبار.

تي إن دبليو: هل تبيع منتجات بالفعل حتى الآن؟

أرجون شاه: ليس بعد. لدينا موقع على شبكة الإنترنت ، ولكنه أكثر من مجرد عرض توضيحي. نحن ما زلنا في تطوير المنتج في الوقت الحالي. بمجرد الانتهاء من ذلك ، نأمل أن نبدأ البيع للعملاء.

تي إن دبليو: إذن أنت تخترع أشياء لحل المشكلات. هل قمت بتسجيل براءة اختراعك ​​لمنع الناس من سرقة الحقوق الخاصة بها؟

جيميت جوسار: بالتأكيد. كان أحد متطلبات تحدي كونراد هو تقديم براءة اختراع. لذلك تحدثنا إلى الخبراء حول ذلك ثم قدمنا ​​براءة اختراع مؤقتة لحماية أفكارنا.

تي إن دبليو: ماذا عن قضايا المال؟ هل دفعت مدرستك المال لتغطية نفقات التشغيل الخاصة بك ، أم أنها تأتي من جيوبك الخاصة ، وعائلتك ، وأصدقائك؟

نيثيلان كاليدوس: بدأنا بمصروف الجيب الخاص بنا. للنفقات المستقبلية ، نخطط للتحصيل من الأصدقاء والعائلة. في الوقت الحالي ، لتغطية تكاليف الدخول إلى المسابقة ، جمعنا جميعًا حوالي 400 دولار أو 500 دولار لكل منها لتغطية 3000 دولار لإنشاء منتجنا.

تي إن دبليو: ما هي العوائق التي واجهها الفريق؟

نيثيلان كاليدوس: كان فيروس كورونا بالتأكيد عقبة كبيرة بالنسبة لنا. منعنا من العمل جسديًا معًا. بالنسبة للجولة الثالثة من المسابقة ، كان علينا تقديم عرض فيديو مدته ثماني دقائق. نظرًا لأن إرسال الملفات الكبيرة عبر الشبكة أمر بطيء حقًا ، فقد اضطررنا إلى تقييد شخص واحد للقيام بكل عمليات تحرير الفيديو بدلاً من تقسيمها أكثر.

أرجون شاه: كانت النماذج الأولية من الصعوبات التي كان علينا حلها. منعنا التباعد الاجتماعي من التواجد معًا في الكثير من هذا العمل. لست ماهرًا في ذلك ، ولكن نظرًا لأن كل القطع كانت في منزلي ، كان علي أن أتابعها. كانت لدي خبرة قليلة جدًا في نوع الإلكترونيات التي استخدمناها.

كان علينا إجراء مكالمتين أو ثلاث مكالمات فيديو في بعض الأحيان لمدة ثلاث ساعات خلال النهار. كان جيميت ونيثيلان يرشحانني عبر بعض الأشياء الإلكترونية الأساسية جدًا. كان هذا بالتأكيد أكثر الأشياء تعقيدًا التي يجب معالجتها.

اضطررت إلى اللحام وإعادة اللحام عدة مرات. حتى البرنامج كان صعبًا جدًا علي استخدامه. كان علي معرفة كيفية تعيين وحدات تحكم في أجهزة الإرسال لمحركات معينة. كان هناك الكثير من الأجزاء المتحركة ، وكانت طائرة بدون طيار غير تقليدية إلى حد ما. كانت الإلكترونيات والبرامج بالتأكيد عقبة كبيرة.

نظرًا لأنني تمكنت من الحصول على مساعدتهم من خلال مكالمات الفيديو ، فقد تمكنا من حلها بالعمل معًا بينما لا نزال منفصلين.

TNW: كيف تم حل مشكلة البرنامج؟ هل كان عليك كتابة الكود الخاص بك أو استخدام شيء آخر؟

أرجون شاه: نظرًا لأننا كنا نستخدم الإلكترونيات الجاهزة ، فقد تمكنا من استخدام برامج مفتوحة المصدر. كان ذلك مفيدًا جدًا.

جيميت جوسار: في المستقبل ، نخطط لاستخدام وحدة تحكم طيران أكثر تقدمًا. سيؤدي ذلك إلى تسهيل إضافة آليات تناوب إضافية. استخدمنا برامج مفتوحة المصدر تعمل جيدًا مع الطائرات بدون طيار وبرمجة المهام.

تي إن دبليو: ما الذي ينطوي عليه جعل الطائرات بدون طيار أكثر جدوى من الناحية التجارية؟

أرجون شاه: في الوقت الحالي ، واحدة من أكبر المشاكل التي تواجه جدوى الطائرات التجارية بدون طيار هي وقت طيرانها. لا يمكنك فعل الكثير مع طائرة بدون طيار لها 30 دقيقة فقط من وقت الطيران وبالكاد 10 كيلومترات من المدى. لذا ، ما نقوم به هنا هو زيادة زمن الرحلة ومدى الطائرات بدون طيار.

يستخدم معظم منافسينا المروحيات الرباعية. لديهم أربعة مراوح متجهة لأعلى. تقلع عموديًا وتخبرها أن تتحرك في أي اتجاه وأن تهبط عموديًا. اختاروا ذلك بسبب التنوع. لديك القدرة على التحويم والتحكم في السرعة لحمولة معينة. لكن المروحيات الرباعية تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة ، لذلك ليس لديك وقت طيران طويل.

أردنا إيجاد طريقة لتحويل تنوع استخدامات المروحية الرباعية والطائرة بدون طيار لمنحها وقت طيران أطول. إنه أطول بكثير. ما فعلناه أساسًا هو الجمع بين خصائص طائرة بدون طيار مجنحة ومروحية رباعية. لقد أنشأنا طائرة بدون طيار يمكنها الإقلاع والهبوط أفقيًا ، ولديها مكون طيران أفقي يمكنه التحرك في أي اتجاه لأن محركاتها تميل مثل الطائرة ، وتتراجع أجنحتها للتعامل مع التحكم في السرعة ولا تزال تطير بأي سرعة تريدها.

لذلك ما نقوم به هو صنع طائرات بدون طيار مع أوقات طيران الطائرات بدون طيار المجنحة وتنوع استخدام المروحيات الرباعية. ما يفعله ذلك هو إنشاء منتج يمكن استخدامه لمجموعة متنوعة من الأشياء المختلفة.

لقد صنعنا نموذجًا أساسيًا وسلسلة من الوحدات التي يمكن استبدالها لأداء مهام مختلفة. لدينا وحدات مكافحة الحرائق ، ووحدات تسليم الحزمة ، وحتى وحدة الصرف الصحي التي قمنا بتطويرها بسبب COVID-19. هذا يجعل طائرة بدون طيار عملية للغاية يمكن استخدامها في أي شيء.