ड्रोन हवेत उडताना पडत का नाही? तो स्वतःचा तोल कसा सांभाळतो?

आज आपण आकाशात सहज उडणारे छोटे ड्रोन पाहतो. काही ड्रोन फोटो काढतात, काही व्हिडिओ बनवतात, तर काही वस्तू एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी पोहोचवतात. पण एक प्रश्न लगेच मनात येतो, हवेत कोणताही आधार नसताना ड्रोन सरळ कसा राहतो? वारा आला, ड्रोन एका बाजूला झुकला किंवा त्याला अचानक दिशा बदलायची झाली, तरी तो काही क्षणांत पुन्हा स्थिर कसा होतो? यामागे फक्त मोटर आणि पंखे नाहीत, तर अनेक छोट्या सेन्सरचे सतत काम सुरू असते. हे सेन्सर ड्रोनची हालचाल ओळखतात आणि संगणकाला माहिती देतात. संगणक त्या माहितीवरून प्रत्येक मोटरला किती वेगाने फिरायचे हे ठरवतो. म्हणजेच ड्रोन स्वतःचा तोल सांभाळण्यासाठी सतत स्वतःची स्थिती तपासत असतो. माणूस चालताना शरीराचा तोल नकळत सांभाळतो, त्याचप्रमाणे ड्रोन इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने हे काम करतो. ही प्रक्रिया सेकंदाच्या अगदी छोट्या भागात अनेक वेळा घडते. म्हणूनच आपल्याला ड्रोन स्थिर हवेत तरंगताना दिसतो. पण त्याच्या आत नेमके काय घडते? चला, हा छोटासा पण भन्नाट तंत्रज्ञानाचा खेळ समजून घेऊया.

सेन्सर ड्रोनला त्याची स्थिती सांगतात

ड्रोनचा तोल सांभाळण्यात सर्वात महत्त्वाची भूमिका सेन्सरची असते. त्यामध्ये IMU म्हणजे Inertial Measurement Unit हा भाग विशेष महत्त्वाचा आहे. त्यात जायरोस्कोप(Gyroscope) आणि अॅक्सेलरोमीटरसारखे(Accelerometer) सेन्सर असतात. जायरोस्कोप ड्रोन किती आणि कोणत्या दिशेने फिरत आहे, हे ओळखतो. अॅक्सेलरोमीटर ड्रोनची हालचाल आणि वेगातील बदल समजण्यास मदत करतो. काही ड्रोनमध्ये उंची आणि स्थान समजण्यासाठी बारोमीटर(Barometer), GPS किंवा इतर सेन्सरही असतात. हे सेन्सर सतत माहिती देत असतात.

उदाहरणार्थ, ड्रोन उजवीकडे थोडा झुकला तर सेन्सर लगेच हा बदल ओळखतात. ही माहिती Flight Controller नावाच्या छोट्या संगणकाकडे जाते. त्यामुळे ड्रोनला स्वतःची स्थिती सतत कळत राहते.

Flight Controller म्हणजे ड्रोनचा मेंदू

सेन्सर माहिती देतात, पण निर्णय कोण घेतो? त्यासाठी Flight Controller काम करतो. हा ड्रोनमधील छोटा संगणक असतो. तो सेन्सरकडून आलेली माहिती अतिशय वेगाने तपासतो आणि ड्रोनला स्थिर ठेवण्यासाठी मोटर्सना आदेश देतो. समजा ड्रोन डावीकडे झुकला, तर संगणक योग्य बाजूच्या मोटर्सचा वेग बदलतो. त्यामुळे निर्माण होणारा जोर बदलतो आणि ड्रोन पुन्हा सरळ होतो. हे काम इतक्या वेगाने होते की आपल्याला ड्रोनच्या हालचालीतील सूक्ष्म सुधारणा जाणवतही नाहीत. याला Feedback Control असे म्हणता येते. म्हणजे ड्रोन आधी स्वतःची स्थिती मोजतो, मग चूक ओळखतो आणि त्यानुसार सुधारणा करतो. पुन्हा सेन्सर तपासतात आणि गरज असल्यास आणखी सुधारणा केली जाते. हा चक्र सतत सुरू असतो.

चार मोटर्सचा वेग समान नसतो

क्वाडकॉप्टर(quadcopter) ड्रोनमध्ये साधारण चार मोटर्स आणि चार प्रोपेलर असतात. आपल्याला ते एकाच वेगाने फिरताना दिसू शकतात, पण प्रत्यक्षात Flight Controller प्रत्येक मोटरचा वेग स्वतंत्रपणे बदलू शकतो. ड्रोन वर जायचा असेल तर सर्व प्रोपेलरचा जोर वाढवला जातो. खाली यायचे असल्यास जोर कमी केला जातो. पुढे जायचे असल्यास मागील बाजूच्या मोटर्सचा जोर बदलून ड्रोनला पुढे झुकवले जाते. डावीकडे किंवा उजवीकडे वळतानाही मोटर्सच्या वेगात योग्य फरक केला जातो. त्यामुळे ड्रोन हवेत फक्त वर-खाली जात नाही, तर पुढे, मागे, डावीकडे, उजवीकडे आणि स्वतःभोवती फिरू शकतो. यासाठी मोटर्समध्ये सतत अतिशय छोटे बदल केले जातात. म्हणजे ड्रोनचा तोल हा एका ठराविक स्थितीत ठेवलेला नसतो, तो प्रत्येक क्षणी सुधारला जात असतो.

उंची स्थिर ठेवण्याचे रहस्य

ड्रोनचा फक्त डावीकडे-उजवीकडे तोलच महत्त्वाचा नसतो, त्याला ठराविक उंचीवरही राहावे लागते. यासाठी काही ड्रोनमध्ये बारोमीटरचा उपयोग केला जातो. वातावरणातील हवेचा दाब मोजून ड्रोन अंदाजे किती उंचीवर आहे, याची माहिती मिळते. काही मॉडेलमध्ये खालील जमीन ओळखण्यासाठी अतिरिक्त सेन्सरही वापरले जातात.

समजा ड्रोन थोडा खाली जाऊ लागला, तर Flight Controller मोटर्सचा जोर वाढवू शकतो. तो जास्त वर जाऊ लागला तर जोर कमी केला जातो. अशा सततच्या छोट्या बदलांमुळे ड्रोन ठरलेल्या उंचीच्या आसपास राहतो. त्यामुळे ड्रोन हवेत स्थिर दिसणे म्हणजे तो काहीही करत नाही असे नाही, उलट तो प्रत्येक क्षणी अनेक मोजमाप आणि सुधारणा करत असतो. हे तंत्रज्ञान म्हणजे सेन्सर, गणित आणि मोटर्स यांच्यातील अतिशय वेगवान संवाद आहे.

वारा आला तरी ड्रोन कसा सावरतो?

खुल्या जागेत वारा हा ड्रोनसाठी मोठा अडथळा ठरू शकतो. वाऱ्यामुळे ड्रोन एका बाजूला ढकलला जाऊ शकतो. अशा वेळी त्याचे सेन्सर हालचालीतील बदल ओळखतात. Flight Controller ठरवतो की ड्रोनला पुन्हा योग्य स्थितीत आणण्यासाठी कोणत्या मोटर्सचा वेग किती बदलायचा.

उदाहरणार्थ, वाऱ्याने ड्रोन उजवीकडे ढकलला तर तो थोडा डावीकडे झुकून त्या जोराचा सामना करू शकतो. त्यामुळे तो आपल्या जागेजवळ राहण्याचा प्रयत्न करतो. GPS असलेल्या काही ड्रोनमध्ये स्थानाची माहितीही वापरली जाते. मात्र प्रत्येक ड्रोन वाऱ्यात पूर्णपणे स्थिर राहीलच असे नाही. ड्रोनचा आकार, वजन, मोटर्सची ताकद आणि हवामान यावर त्याची स्थिरता अवलंबून असते.

प्रत्यक्ष जीवनातील उदाहरणे

आपण सायकल चालवताना हँडल थोडे डावीकडे-उजवीकडे हलवून तोल सांभाळतो. आपले डोळे आणि शरीरातील संवेदना सतत माहिती देतात आणि मेंदू त्यानुसार हालचाल करतो. ड्रोनमध्ये सेन्सर ही माहिती देतात आणि Flight Controller मेंदूसारखा निर्णय घेतो.

दुसरे उदाहरण म्हणजे हातात पाण्याने भरलेला ग्लास धरताना आपण हात अचानक खाली-वर किंवा बाजूला जाऊ देत नाही. ग्लास एका बाजूला झुकला तर आपण हाताची स्थिती लगेच बदलतो. ड्रोनही याच कल्पनेवर, पण अत्यंत वेगवान इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने, स्वतःचा तोल सुधारतो.

🌟 रंजक माहिती

काही आधुनिक ड्रोनमध्ये एका सेकंदात शेकडो वेळा सेन्सरची माहिती तपासून मोटर्समध्ये सूक्ष्म बदल केले जाऊ शकतात. म्हणूनच ड्रोन अचानक हलका धक्का मिळाल्यानंतरही पुन्हा स्थिर दिसतो.

💡 उपयुक्त टिप

ड्रोन उडवताना नेहमी मोकळी जागा निवडा आणि वाऱ्याचा वेग लक्षात घ्या. ड्रोनचा तोल राखण्याचे तंत्रज्ञान हुशार असले तरी ते अमर्याद शक्तिशाली नाही.

🎯 सारांश

ड्रोनचा तोल सांभाळण्यामागे सेन्सर, Flight Controller आणि मोटर्स यांचे एकत्रित काम असते. जायरोस्कोप आणि अॅक्सेलरोमीटर ड्रोनची हालचाल ओळखतात. Flight Controller या माहितीचे विश्लेषण करून योग्य निर्णय घेतो. मोटर्सच्या वेगात छोटे बदल करून ड्रोनची दिशा आणि झुकाव नियंत्रित केला जातो. वारा किंवा अचानक हालचाल झाली तरी ही प्रक्रिया लगेच सुरू होते. त्यामुळे ड्रोन पुन्हा स्थिर होण्याचा प्रयत्न करतो. माणूस शरीराचा तोल सांभाळतो, त्याचप्रमाणे ड्रोन इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने तोल सांभाळतो. या छोट्या यंत्रामागे किती वेगवान गणित आणि तंत्रज्ञान काम करते, हे समजल्यावर ड्रोन आणखीच आश्चर्यकारक वाटतो. पुढच्या वेळी आकाशात ड्रोन दिसला, तर त्याच्या प्रत्येक छोट्या हालचालीमागे सुरू असलेला हा अदृश्य संगणकीय खेळ नक्की आठवा.

👉 अशाच सोप्या भाषेत विज्ञान आणि तंत्रज्ञानातील भन्नाट गोष्टी जाणून घेण्यासाठी:
👉 रोज भेट द्या kutuhalkatta.in
📲 WhatsApp Channel फॉलो करा

कुतूहल जिवंत ठेवा… कारण प्रत्येक प्रश्नामागे एक भन्नाट उत्तर दडलंय!