پهپادها در طول سال‌های گذشته در چه زمینه‌هایی تکامل پیدا کرده‌اند؟

پهپادها از زمان پیدایش خود تاکنون پیشرفت زیادی داشته‌اند. پهپادهای امروزی از نظر توانایی‌های عکاسی و فیلم‌برداری، مسیریابی و برخورداری از فناوری‌های هوشمند برای جلوگیری از تصادف و عدم برخورد با موانع نسبت به نخستین پهپادها، کاملاً متفاوت هستند. حداکثر سرعت و مسافت قابل پیمایش پهپادهای جدید نیز نسبت به نسخه‌های ابتدایی بسیار بیشتر شده است.

نخستین پهپادهای تجاری مصرفی که عرضه آن‌ها از سال ۲۰۱۰ شروع شد، در زمان خود گجت‌های شگفت‌انگیزی بودند. حتی به اعتقاد برخی از متخصصین، آن زمان دوران طلایی فناوری پهپاد بوده است و این وسایل در زمان خود دست‌کم گرفته شده‌اند. پهپادها به‌طور گسترده و با سرعت بالایی درحال توسعه هستند.

امروزه پهپادها به‌عنوان اسباب‌بازی‌های خوب و ارزان‌قیمت نیز عرضه شده‌اند. پهپادهای حرفه‌ای نیز به‌تدریج پیشرفت کرده‌اند و امروزه باعث ایجاد مشاغلی مثل عکاسی با پهپاد و خلبانی پهپاد شده‌اند. اکنون هیچ محدودیتی برای استفاده از پهپادها برای کاربردهای مختلف در حوزه‌های تجاری و نظامی نیست.

موفقیت ناگهانی پهپادها نتیجه ایجاد عوامل گوناگونی است که در کنار یکدیگر باعث چنین اتفاقی شده‌اند. زمان‌بندی بزرگ‌ترین برندهای سازنده پهپادهای مصرفی و حرفه‌ای برای تولید نوع کارآمد آن نیز بی‌نقص بوده است. تأثیرگذارترین پهپادها در سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۳ عرضه شده‌‌اند.

همچنین در این دوره زمانی که صنعت ساخت گوشی‌های هوشمند کاملاً متحول شد، رشد این صنعت زمینه‌ساز افزایش تولید و کاهش قیمت سنسورها و میکروکنترلرها شد که در پهپادها نیز استفاده می‌شدند.

حضور شرکت‌های پهپاد‌ساز در بازارهای خارجی و افزایش استفاده از آن‌ها به‌عنوان اسباب‌بازی باعث ایجاد فناوری‌های مبتکرانه پیشرفته در آن‌ها شد؛ درست مانند اتفاقی که در ابتدای پیدایش صنعت چاپ سه‌بعدی رخ داد.

اعمال ممنوعیت قانونی استفاده از پهپادهای تجاری در آمریکا از سال ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۶، قطار پیشرفت این صنعت در این سال‌ها را متوقف کرد؛ اما اداره هوانوردی فدرال این کشور ممنوعیت مطلق استفاده از پهپادهای تجاری را لغو و مجوز استفاده از آن‌ها را درصورت داشتن مجوز از مرکز کنترل ترافیک هوایی صادر کرد.

پس از این تصمیم اداره هوانوردی فدرال، پرواز این دسته از پهپادها در آمریکا امکان‌پذیر شد. اگرچه همچنان استفاده از این پرنده‌ها محدودیت قانونی داشت، اما همین اجازه محدود هم جان تازه‌ای به صنعت پهپادسازی بخشید.

پیدایش پهپادها

البته طبق اطلاعات منتشرشده توسط مرکز مخابراتی و مهندسی اطلاعات دانشگاه موناش، تنها وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین ساخته‌شده در زمان جنگ مدنی آمریکا، بالون‌های شعله‌وری بودند که در اتریش برای سوزاندن وین به آسمان فرستاده می‌شدند. بسیاری از متخصصان حوزه ساخت پهپاد نیز این بالون‌ها را نخستین پهپادهای ساخته‌شده می‌دانند؛ البته بسته به تعریف، وسایلی دیگری را نیز می‌توان به‌عنوان نخستین پهپادهای ساخته‌شده در نظر گرفت.

اگر پیدایش پهپادهای چهارپره را نقطه آغاز شکل‌گیری آن‌ها بدانیم، باید بگوییم نخستین پهپاد چهارپره به نام جایرو پلین نامبر وان (Gyroplane Number 1)، در سال ۱۹۰۷ آزمایش شد. البته این پهپاد بدون سرنشین نبود، اما می‌توان آن را نسخه اولیه پهپادهای مورد استفاده توسط عکاسان عروسی، مشاوران املاک و مستندسازان دانست.

ساخت پهپادهای غیرنظامی به‌صورت جدی از زمان حرفه‌ای‌شدن کامپیوترها و امکان‌پذیر‌شدن کاهش اندازه آن‌ها به میزان کافی و نیز پایدارکردن عملکردشان آغاز شد. شاید بتوان تولید پهپاد چهارپره دراگون فلایر (Draganflyer Quad Helicopter) در سال ۱۹۹۹ را نخستین اقدام جدی برای تولید پهپاد غیرنظامی دانست.

تولید پهپاد مذکور جرقه اولیه ساخت پروت (Parrot)، پهپاد تجاری موفق شرکت آی‌آر درون (AR.Drone) در سال ۲۰۱۰ بود. پروت یک پهپاد سرگرمی کاملاً موفق بود.

بسیاری از پیشرفت‌های فنی در حوزه ساخت پهپاد، مراحل مختلف توسعه خود - از آزمایش طرح‌های مفهومی تا ساخت نمونه‌های تجاری بر‌اساس طرح‌های مفهومی ایجادشده - را در کمتر از ۲۵ سال طی کردند.

ظاهر و فرم فکتور

چند سال قبل دستورالعمل ایر درون کریز یا Air Drone Craze (دستورالعمل برای تمام انواع پهپادها که زمانی معتبر بود و اکنون منحل شده است) تایم‌لاینی را از مراحل توسعه نسل‌های مختلف پهپادها و سیر تکامل پهپادها منتشر کرد.

هدف از انتشار این تایم‌لاین، ارائه اطلاعات بیشتر در مورد فناوری‌های ساخت پهپاد بود. در این تایم‌لاین اکثر جنبه‌های طراحی پهپاد که به‌صورت تدریجی تکامل یافته‌اند، شرح داده شده‌اند؛ البته فرم فکتور و ظاهر پهپادها از زمان ساخت نخستین پهپادهای چهارپره تا اواسط دهه ۲۰۱۰ تغییر زیادی نداشته و تنها تغییر واقعی فرم فکتور شده در طبقه‌بندی Air Drone Craze، تغییر از طراحی ثابت به طراحی متحول‌کننده است. به بیان دیگر طراحان پهپاد از طراحی چندپره قدیمی به‌سمت طراحی چندپره جدید و طراحی پهپادهای تاشو حرکت کرده‌اند.

نگرانی‌های ایمنی باعث فاصله‌گرفتن از طراحی چهارپره شد. پهپاد دوملخه کلیو درونات (Cleo Dronut) و پهپاد گردتر کلیو درون (Cleo Drone) برای استفاده در فضای بسته طراحی شده‌اند. در این پهپادها ملخ‌ها تا جای ممکن نزدیک به بدنه تعبیه شده است تا استفاده از آن‌ها خطری برای افراد و اشیای پیرامون نداشته باشد. تغییر طراحی پهپادها منجر به ساخت مدل‌هایی با قابلیت تشخیص موانع شد که بدون استفاده از گیمبال محافظتی، از برخورد آن‌ها به موانع جلوگیری می‌شد.

پهپادهای ساخت شرکت فلای ابیلیتی (flyability) مثل گیمبال (Gimball) و الیوس (Elios 2) با قیمت ۲۰ هزار دلاری دارای این گیمبال محافظ هستند.

یکی از گرایش‌های بزرگ کنونی در حوزه طراحی پهپاد، حرکت به‌سمت کاهش اندازه است. این گرایش با ساخت پهپاد موویک پرو (Mavic Pro) توسط شرکت DJI، غول صنعت پهپادسازی، آغاز شد. افزایش عمر باتری، تقویت کیفیت و عملکرد دوربین و ایجاد فناوری جلوگیری از برخورد با موانع در پهپادهای کوچک، استقبال از آن‌ها را افزایش داد.

پهپادهای کوچک در اندازه‌های مینی و حتی میکرو و نانو در انواع مختلفی ساخته‌شده‌اند؛ از پهپاد اسپارک (Spark) دی‌جی‌آی گرفته تا پهپاد منحصربه‌فرد و زیبای پروت سوئینگ (Parrot Swing). پروت سوئینگ دارای دو بال است که به‌صورت ضربدری روی هم قرار گرفته‌اند. اصلی‌ترین مزیت پهپادهای مینی، حمل آسان آن‌هاست؛ حتی می‌توانید برخی از آن‌ها را در داخل جیبتان بگذارید.

عکاسی و فیلم‌برداری بدون لرزش

به‌طور کلی می‌توان پهپادها را به سه دسته تقسیم کرد: پهپادهای اسباب‌بازی، مسابقه‌ای و پهپادهای عکاسی و فیلم‌برداری. پهپادهای عکاسی مهم‌ترین انواع پهپادها هستند. اکثر افراد مهم‌ترین عامل تکامل پهپادهای عکاسی را تلاش سازندگانشان برای استفاده از گیمبال مناسب در آن‌ها می‌دانند. لااقل افرادی که با گیمبال آشنا هستند، چنین نظری دارند.

گیمبال وسیله‌ای است که دوربین یا سایر تجهیزات را روی یک وسیله درحال حرکت (در اینجا پهپاد) کاملاً ثابت نگه می‌دارد. استفاده از این ابزار برای عکاسی و فیلم‌برداری بدون لرزش و تاری با پهپادها ضروری است. ابتدا در پهپادهای عکاسی تنها از پایه‌های دوربین غیرحرفه‌ای استفاده می‌شد؛ اما با تغییر سریع این رویکرد، ابتدا گیمبال دو یا سه‌محوره و سپس گیمبال‌های ۳۶۰ درجه جایگزین پایه‌های غیرحرفه‌ای شدند.

این تحول بزرگ باعث شد عکاسان، مجریان قانون، مرزبانان، بازرسان امنیتی و افراد فعال در حوزه مدیریت بحران شروع به استفاده از پهپادها کنند. افراد فعال در حوزه مدیریت بحران، متخصصان امداد و نجات نیز برای استفاده از پهپادهای عکاسی جدید ترغیب شدند.

تمام این اتفاقات به‌سرعت رخ داد. مدل اصلی و مدل نمادین پهپاد فانتوم (Phantom) دی‌جی‌آی گیمبال نداشت؛ اما این شرکت هشت ماه بعد پهپاد Zenmuse (زنمیوز) Z15-GH3 را با گیمبال سه‌محوره معرفی کرد؛ البته این مورد چون گیمبال خوبی نداشت، نتوانست پهپاد عکاسی موفقی شود و شکست خورد.

عکاسی و فیلم‌برداری

برخورداری پهپاد از یک دوربین خوب، فارغ از وجود یا عدم وجود گیمبال مناسب در آن، برای گرفتن یک عکس هوایی خوب مانند (تصویر مجسمه مسیح در بالا) ضروریست. یکی از عوامل اصلی بهبود کیفیت در عکاسی، افزایش اندازه سنسور دوربین است (حداقل در مورد عکاسی با پهپاد که این‌چنین است).

به‌طور کلی از زمان استفاده از سنسورهایی بزرگ‌تر از سنسور ۱/۲.۳ اینچ در دوربین بسیاری از پهپادها و دوربین‌های کامپکت (دوربین‌های ساده و کوچک)، دامنه تصاویر و نتایج عکاسی در محیط‌های کم‌نور بهتر شد؛ زیرا سنسور اطلاعات بیشتری را دریافت می‌کند.

تکامل تدریجی دوربین‌های موبایل و سنسورهای مورد استفاده در آن‌ها، گرایش بیشتر به عکاسی و نیاز به پهپاد در این زمینه، از دیگر عوامل تکامل پهپادهای عکاسی هستند. سنسور دوربین یک اینچی تصاویر بسیار خوبی می‌گیرد، اما چنین سنسوری به‌ندرت در گوشی‌ها یافت می‌شود؛ زیرا استفاده از آن به‌‌دلیل بزرگ‌بودن در گوشی امکان‌پذیر نیست.

البته اندازه سنسور تنها عامل مؤثر در عکاسی نیست. وب‌سایت DxOMark لنزها را بر‌اساس عمق رنگ، دامنه دینامیک و عملکرد آن‌ها در عکاسی در محیط‌های کم‌نور، رده‌بندی می‌کند. این وب‌سایت در‌زمینه ارزیابی عملکرد دوربین گوشی و دوربین معمولی و لنز فعالیت دارد.

اگرچه اندازه سنسور بسیار مهم است، اما تنها عامل تعیین‌کننده کیفیت نیست؛ مثلاً سنسور دوربین پهپاد گو پرو هیرو ۵ بلک (GoPro HERO5 Black) و سنسور دوربین پهپاد فانتوم ۴ اندازه یکسانی دارند، اما عملکرد سنسور اول به‌اندازه محسوسی بدتر از سنسور دوم است.

وجود محدودیت‌های مرتبط با وزن و اندازه پهپادها باعث شده است تا دوربین‌های معمولی با سنسور مشابه با سنسور مورد استفاده در دوربین پهپادها عملکرد بهتری باشد.

قرارگرفتن در دسته‌بندی‌های مختلف

شاید صحبت در مورد چنین موضوعی در رابطه با سیر تکامل پهپادها، کمی عجیب به‌نظر برسد، اما بسیاری از آن‌ها هم به‌عنوان پهپاد حرفه‌ای و هم مصرفی و سرگرمی عرضه می‌شوند. پهپادهای حرفه‌ای و عمومی با یک تفاوت اصلی از یکدیگر متمایز می‌شوند؛ البته این دو نوع پهپاد شباهت‌های زیادی نیز با یکدیگر دارند.

به عنوان مثال، ویژگی‌های پهپاد موویک ۲ زوم (Mavic 2 Zoom) دی‌جی‌آی که پهپادی عمومی و موویک ۲ پرو (Mavic 2 Pro) که نوع حرفه‌ای محسوب می‌شود، یکسان است. تنها تفاوت بین دو پهپاد، برخورداری مدل پرو از دوربین هاسلبلاد است. ویژگی‌های موویک ۲ اینترپرایز (Mavic 2 Enterprise) نیز با ویژگی‌های مدل زوم تقریباً یکسان بوده و تنها تفاوت این دو مدل، برخورداری مدل موویک ۲ اینترپرایز از چند ماژول برای انجام یکسری وظایف مختلف است.

زمانی که اداره هوانوردی فدرال با تغییر قوانین استفاده از پهپادها، استفاده کسب‌وکارها از آن‌ها را امکان‌پذیر کرد، پهپادهای مصرفی و تجاری یکسان بودند. در نخستین سال اجرای قانون Part 107، اداره هوانوردی فدرال ۸۰ هزار پهپاد را ثبت کرد و به ۶۰ هزار خلبان گواهینامه داد. طبق آمار در همان سال ۲.۸ میلیون دستگاه پهپاد فروخته شد.

سیستم‌های کنترل و پرواز پهپادها در خارج از محدوده دیدرس

اگر بخواهیم تاریخ تکامل پهپادها را از نظر کنترل از راه دور آن‌ها بررسی کنیم، باید بگوییم حرکت از قابلیت سیستم خلبانی خودکار به‌سمت بهره‌مندی از قابلیت‌های خودکارسازی و هوشمند‌سازی پهپادها کاملاً مشهود است. این مورد، یکی از موارد متمایزکننده پهپادهای مصرفی و پهپادهای تجاری از یکدیگر است.

افرادی که برای سرگرمی از پهپادها استفاده می‌کنند، از سیستم‌های هوشمند که در هدایت پهپاد به انسان کمک می‌کنند، استقبال می‌کنند؛ البته مسلماً یکی از لذت‌های استفاده از پهپاد، خلبانی آن است. بنابراین خودکارسازی کامل فرایند هدایت و خلبانی، تقریباً برای هیچ فردی خوشایند نیست؛ البته از سوی دیگر تمایل برای کسب منافع تجاری بیشتر منجر به استفاده فزاینده از فناوری‌های مختلف برای بهبود کارایی پهپادها می‌شود.

در بسیاری از موارد بهبود کارایی به‌معنای تلاش برای خودکارسازی کامل پهپادها و کاهش نیاز آن‌ها به هدایت انسان تا جای ممکن است. مسلماً دستیابی به این هدف مستلزم صرف هزینه و روش‌های مورد استفاده در این راستا، مستعد خطا هستند.

طبق اطلاعات مذکور در تاریخچه ارائه‌شده توسط Air Drone Craze، روش‌های کنترل‌کننده پهپادها در چند مرحله تکامل یافته؛ ابتدا روش‌های کنترل‌کننده ساده به هدایت دستی، سپس به حالت‌های کمک‌خلبان و خلبانی خودکار و درنهایت به حالت‌های خلبانی هوشمند کنونی ارتقا یافته است. احتمالاً در نسل آینده پهپادها شاهد پیشرفت قابلیت‌های خلبانی هوشمند و پیدایش پهپادهای کاملاً خودکار حین پرواز خواهیم بود.

البته در سال‌های اخیر نیز خودکارسازی کامل پهپادها، با پیشرفت سنسورها، فناوری‌های ارتباطی، سخت‌افزارها و نرم‌افزارها ممکن شده است؛ اما چون اداره هوانوردی فدرال از کاربران پهپادها می‌خواهد آن‌ها را طوری به پرواز درآورند که بتوانند آن‌ها را به‌طور مستقیم مشاهده کنند، توسعه فنی و تجاری پهپادها ممکن نیست.

خوشبختانه این اداره درحال آزمایش مدیریت پهپادهای ترافیکی کوچک با هدف ایجاد قوانین جدید است. احتمالاً این اقدام استفاده از پهپادهای قادر به پرواز در فضایی بسیار دورتر از محدوده دیدرس انسان را ممکن خواهد کرد. ممکن‌شدن این‌هدف عمدتاً در گرو تقویت سیستم‌های کنترل‌کننده است.

مسیریابی

مدت زیادی است که ایجاد قابلیت‌های مسیریابی قبل از پرواز یا مسیریابی حین پرواز پهپادها، سازندگان آن‌ها را از یکدیگر متمایز کرده است. مثلاً قابلیت «مرا دنبال کن» یا Follow Me (همراه‌کردن کاربر به‌دنبال پهپاد) در پهپادهای مختص فضای باز، یکی از این قابلیت‌هاست.

گرایش به‌سمت استفاده از سیستم ایجاد قابلیت حرکت خودکار پهپاد در مسیر ازپیش‌تعیین‌شده یکی دیگر از اتفاقات متحول‌کننده در صنعت پهپادسازی است؛ زیرا به‌‌لطف وجود این قابلیت، کاربر دیگر به فکر هدایت پهپاد نیست و هنگام پرواز، تنها مشغول استفاده از دوربین و تنظیمات مختلف آن می‌شود.

از زمان ساخت نخستین پهپادها، مثل ای‌آر.درون (Ar.Drone)، میکروکنترلرهای آنبرد قابلیت‌های مسیریابی و کنترل پرواز را با استفاده از پردازنده‌هایی بسیار کم‌قدرت‌تر از کامپیوترهای تک‌برد رزبری پای امروزی، مدیریت می‌کردند.

ساخت پردازنده‌های قدرتمند باعث شد پهپادها بتوانند در کنار مدیریت وظایف ساده، انجام محاسبات مستمر پیچیده و تنظیمات مورد‌نیاز برای رانش و تنظیم زاویه، برنامه‌های پروازی پیچیده‌تر را نیز اجرا کنند.

ویژگی مسیریابی جی‌پی‌اس نقطه‌به‌نقطه، زمینه‌ساز ایجاد قابلیت تحویل اجناس با پهپاد در چند مکان مختلف (یکی از کاربردهای اصلی پهپادها در دنیای امروزی) شده است. همچنین فناوری جی‌پی‌اس قابلیت برنامه‌ریزی برای مسیریابی هوشمند را تا حدود زیادی تقویت کرده است.

البته دسترسی به اطلاعات محلی بیشتر، اصلی‌ترین عامل پیشرفت سایر برنامه‌ریزی‌های مرتبط با پرواز است. نیاز به مسیریابی فوری، نمونه‌ای از این‌برنامه‌ریزی‌ها است. ایجاد چنین قابلیتی در پهپاد درحال پرواز در میان تعداد زیادی از پهپادهای در حالت تهاجم یا فرار در فضای پر از مانع مثل جنگل، لازم است.

ایجاد توانایی مسیریابی فوری در پهپادهای نظامی نیز ضروری است. در‌واقع پهپادها برای اینکه بتوانند سریعاً از محیط‌های خطرناک عبور کنند، باید این‌ویژگی را داشته باشند. چنین پیشرفت‌هایی باعث ایجاد توازن بین ویژگی‌های لازم برای پهپادها مثل سبک‌وزنی، قدرت محاسباتی، امنیت و مدیریت زمان‌های پرواز می‌شود.

جلوگیری از برخورد با موانع، تصادف، آسیب و آزار افراد و اشیای پیرامون پهپاد

استفاده از سنسورهایی مثل KY-032 (سنسور جلوگیری از برخورد با موانع) یا HC-SR04 (سنسور تشخیص مسافت) ایمنی پهپاد را بسیار افزایش می‌دهد. قابلیت تشخیص سه‌‌جهتی مانع در پهپاد مینی ۳ پروی (Mini 3 pro) دی‌جی‌آی نیز یکی دیگر از قابلیت‌ها محافظت از پهپادها در برابر موانع است. در پشت، جلو و زیر این پهپاد، سنسورهایی وجود دارد که پرواز پهپاد در مسیرهای پر از مانع را بی‌خطرتر می‌کند.

کاهش اندازه پهپادها، جلوگیری از برخورد پهپادهای مینی و سایر انواع کوچک آن‌ها (مثل پهپاد اسپارک) را راحت‌تر کرده است. در‌ضمن بهره‌مندی از فناوری‌های مبتنی بر استفاده از سنسور (مثل فناوری لیدار سه‌بعدی) در کنار کاهش اندازه، استفاده از پهپاد برای نظارت یا نقشه‌کشی را امکان‌پذیر می‌کند.

پهپادهای دارای قابلیت‌های جلوگیری از تصادف نسبت به انواع فاقد این قابلیت‌ها، برتری محسوسی دارند. برند پهپاد‌سازی یونیسی (Yuneec) با ایجاد یک سنسور مبتکرانه تشخیص مانع که روی محور سوار می‌شود، وارد رقابت با سنسور ثابت مورد استفاده در پهپادهای دی‌جی‌آی شده است.

فناوری جلوگیری خودکار از تصادف، هنوز فناوری نوپایی محسوب می‌شود؛ اما از سوی دیگر رشد سریعی دارد و آینده خوبی برای آن وعده داده شده است. در‌ضمن سیستم فلایت هوریزون (Vigilant Aerospace) شرکت ویجیلنت ارواسپیس (Vigilant Aerospace) توسط اداره هوانوردی فدرال در شرایط واقعی آزمایش شده و کارآمدبودن آن کاملاً تأیید شده است.

از میان شرکت‌های مطرح ارائه‌دهنده فناوری‌های پیشرفته تشخیص موانع و جلوگیری از برخورد با آن‌ها می‌توان به دیتکت (DeTect)، سان هیلو (Sunhillo)، آیرس اتومیشن (Iris Automation)، اکوداین (Echodyne) و سیج تک (SageTech) اشاره کرد.

مصونیت در برابر آسیب‌دیدگی و حفظ ایمنی

حفظ ایمنی کاربران یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های طراحان پهپادهای مصرفی و تجاری است؛ فرم فکتورهای پهپادها نیز برای افزایش ایمنی آن‌ها، از ابتدا تاکنون تغییرات زیادی داشته‌اند. این تغییرات به‌منظور افزایش ایمنی و دستیابی به یک طراحی کارآمد جهت افزایش مقاومت پهپادها در برابر تصادفات ایجاد شده است. اکنون پهپادهای پرنده پس از تولید، توسط متخصصان کنترل کیفیت به‌دقت بررسی می‌شوند.

طراحی صفر تا صد پهپاد کلیو درونات، اولین پهپاد شبه‌‌فن دوملخه، به‌گونه‌ای انجام شده است که امن‌ترین پهپاد دنیا باشد

ساخت پهپاد امن در زمانی که فناوری‌های جی‌پی‌اس، حرکت بدون مشکل در محیط‌های کم‌نور و الگوریتم‌های کنترل‌کننده هنوز وجود نداشتند، دشوارتر بود. ایجاد فناوری‌های جلوگیری از تصادف در پهپادها، باعث حفظ ایمنی اطرافیان و وسایل پیرامون آن‌ها شده است.

در‌ضمن برای کاهش خطر آسیب احتمالی پهپاد به افراد و اشیای پیرامون، فاصله بین ملخ‌ها و بدنه آن‌ها تا جای ممکن کاهش یافته است. دنبال‌کردن این رویکردها در ساخت پهپاد در کنار تغییرات ایجادشده برای جلوگیری از تصادف آن‌ها (این تغییرات با کمک حذف ملخ‌های فاصله‌دار از بدنه انجام شد) باعث حفظ امنیت خود پهپادها نیز شده است. حفظ امنیت در محیط‌های تنگ و بسته که پهپادها در آن‌ها معمولاً برای بررسی شرایط استفاده می‌شوند، اهمیت زیادی دارد.

فناوری باتری و دیگر فناوری‌های مرتبط با تأمین نیرو

باتری‌های نیکل کادمیوم و باتری نیکل-هیدرید فلز باتری‌های خوبی نیستند و باتری‌های لیتیومی هم معایب زیادی دارند. فناوری‌های تأمین نیروی پهپاد تنها به استفاده از باتری‌های لیتیوم-آهن-فسفات محدود نشده و از روش‌های جدید دیگری نیز برای انجام این کار استفاده شده است.

پیشرفت‌های صنعت پهپاد در حوزه تأمین نیرو، شامل استفاده از سوخت ترکیبی و انرژی خورشیدی می‌شود؛ البته ایده‌هایی برای استفاده از نیروی محرکه یونی نیز مطرح شده است که پیاده‌سازی آن غیرممکن به‌نظر می‌رسد.

در سیر تکامل پهپادها، حرکت به‌سمت استفاده از باتری‌های لیتیومی به‌جای باتری‌های نیکل-هیدرید فلز تحول بزرگی ایجاد کرد. مزایای باتری‌های لیتیومی نسبت به باکتری‌های نیکل-هیدرید فلز شامل برخورداری از ظرفیت بیشتر، پایداری بیشتر، سیکل شارژ (تعداد دفعاتی که یک باتری می‌تواند شارژ شود) بالاتر و شارژ‌پذیری بهتر می‌شود.

البته باتری‌های لیتیومی هم عیبی اساسی دارند؛ شارژ نادرست، تخلیه بسیار سریع شارژ و آسیب فیزیکی این باتری‌ها می‌تواند منجر به آتش‌سوزی شدید آن‌ها شود. امروزه استفاده از مدارهای محافظت‌کننده سلول‌های باتری لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمری پهپادها متداول است.

سیستم‌های مدیریت توازن باتری که برای افزایش عمر باتری استفاده می‌شوند، یکی از این مدارها هستند. وجود سیستم‌های مذکور در باتری‌های یون لیتیومی ضروری است. درهر‌حال هیچ یک از روش‌های تأمین نیرو بی‌نقص نیستند. بعضی از مواقع زیان مالی فرودآوردن اضطراری یک پهپاد تنها کمی کمتر از آتش گرفتن آن است (مثل وقتی که پهپاد ۲۰ هزار دلاری درحال پرواز بر فراز پهنه‌ای آبی است).

عوامل مختلفی مثل قابل‌اعتماد‌بودن، امنیت، ظرفیت و عوامل دیگر، تلاش‌ برای ساخت باتری‌های بهتر را بیشتر کرده است. تاکنون در مورد استفاده از باتری‌های سدیم یونی، لیتیوم گوگرد و باتری لیتیوم فلزی حالت جامد در پهپادهای آینده وعده‌های زیادی داده شده است.

روش‌های جدید جایگزین استفاده از باتری برای تأمین نیرو، مثل سلول‌های سوختی، نیروی لیزری و حتی اتصال به وسایل الکترونیکی نیز به‌دقت درحال آزمایش‌شدن هستند.

سرعت و مسافت پیمایشی

مدت‌زمان لازم برای شارژ باتری یکی از معایب اصلی پهپادهای کنونی است. استفاده از باتری‌های شارژی در پهپادها، سرعت و مسافت قابل پیمایش توسط آن‌ها در زمان مشخص را نیز محدود می‌کند.

اگرچه شاید محدودبودن سرعت و مسافت قابل پیمایش در زمان مشخص برای پهپادهای سرگرمی مشکل بزرگی نباشد، اما پهپادهایی که برای انتقال اعضای بدن انسان، وسایل الکترونیکی و بسیاری از وسایل خطرناک دیگر استفاده می‌شوند، باید سرعت کافی داشته باشند و بتوانند در هر‌ بار شارژ، مسافت کافی را طی کنند.

چند سال قبل پهپاد تیل گلدن ایگل (Teal Golden Eagle) با حداکثر سرعت ۱۲۰.۶۷۵ کیلومتر در ساعت، سریع‌ترین پهپاد جهان بود؛ اما حداکثر سرعت پهپادهای مسابقه‌های کنونی معمولاً بیش از ۱۲۸.۷۲ کیلومتر در ساعت است.

اکنون بالاترین رکورد سرعت ثبت‌شده برای پهپادها ۲۶۳.۰۷۲ کیلومتر در ساعت و بالاترین رکورد غیررسمی طبق گزارش‌ها ۲۸۸.۹۷۶ کیلومتر در ساعت است. این رکوردهای سرعت باورنکردنی ساده به‌دست نیامده‌اند. در مورد افزایش مسافت قابل پیمایش توسط پهپادها هم باید بگوییم پهپادی مفهومی با نام سایکل تک (CycloTech) با قابلیت حمل وزنی در حدود ۴۵.۳۷ کیلوگرم تا مسافت ۴۰.۲۲ کیلومتر درحال طراحی و ساخت است.

درضمن در نوامبر ۲۰۲۲ چین پهپاد نظامی بین‌قاره‌ای خود با نام پینگ لونگ -۳ (Wing Loong-3) را معرفی کرد. این پهپاد با بال ثابت بسیار پیشرفته‌تر از پهپادهای چهارپره متداول است و تفاوت زیادی با آن‌ها دارد. طبق گزارش روزنامه ساوت چاینا مورنینگ پست، پینگ لونگ -۳ قادر به حمل بار سنگین تا مسافتی در حدود ۱۰۱۳۶.۷ کیلومتر است. هنوز مشخص نیست چه نوع باری با این پهپاد حمل خواهد شد.