Что такое квадрокоптер, его предназначение, цена, как устроен, цены

Квадрокоптеры и дроны | база знаний


Классификация:

Тип двигателя — Коптеры, стоимостью до 100-150$, оснащаются дешевыми коллекторными моторами. К сожалению, надежность таких двигателей не слишком высока, зато они недорого стоят и их можно заменить.
Мощность коллекторных двигателей не позволяет развить дрону высокую скорость. Подъемной силы не хватает для того, чтобы поднять в воздух дополнительный груз без ущерба летным характеристикам. Моделей с коллекторными движками очень много. Подбирая первый летательный аппарат, новоиспеченный пилот зачастую даже не догадывается о том, какой тип двигателя используется.
Все более-менее серьезные аппараты оснащаются движками бесколлекторного типа. Они гораздо надежнее и мощнее, по сравнению с коллекторными двигателями. Профессиональные модели оснащаются только бесколлекторными моторами.

Размер — В основном квадрокоптеры условно подразделяются по четырем типам, исходя из размера устройства:
1. Микро — небольшие летательные устройства, обычно 10-15 см в диаметре на которых можно летать даже в небольших помещениях и созданы они с наибольшей целью поиграть, да научиться основам управления радиоуправляемого дрона.
2. Мини — квадрокоптеры, отличаются от микро, чуть большими габаритами.
3. Средние — к данному типу относятся летательные аппараты, чьи размеры составляют от 20 до 45 см.
4. Большие — коптеры-«тяжеловесы», подходящие, как для забав, так и для решения серьезных задач.

Тип мультикоптера — Мультикоптер — это винтокрылый летательный аппарат с несколькими роторами (винтами). В зависимости от количества роторов, их можно подразделить на квадрокоптеры (четыре винта, самая распространенная схема), гексакоптеры и октакоптеры (шесть и восемь винтов соответственно).


Летные характеристики:

Максимальная вертикальная скорость — Скорость, с которой устройство способно подниматься вверх. Эта характеристика зависит от модели и веса изделия. В среднем высота вертикального полета составляет 6 м/с.

Максимальная горизонтальная скорость — Скорость, с которой способно летать устройство горизонтально. Скорость полёта мультикоптера может быть от нуля (неподвижное висение в точке) до 100-110 км/ч.

Полет по заданной траектории — Оператор заранее составляет маршрут квадрокоптера и задает его скорость, а во время полета может сосредоточиться на съемке. Маршрут может быть записан и при необходимости воспроизведен повторно.

GPS — GPS необходим, если же вы собираетесь запустить мультикоптер на расстояние в несколько километров. GPS предоставит точные координаты устройства и позволит самостоятельно вернуться в точку взлета, а также облегчит поиски аппарата, если он совершит аварийное приземление.

Автовзлет и автопосадка — С помощью автоматического взлета и посадки квадрокоптер может автоматически возвращаться в точку старта и набирать заданную высоту без участия пользователя. Это особенно удобно, к примеру, при потере сигнала с пульта или при снижении заряда батареи.

Удержание точки высоты — Наличие режима, который позволяет удерживать квадрокоптер на высоте в определенной точке. Это особенно важно при съемке панорам в неподвижном состоянии, чтобы кадры получились четкими.

Приблизительная продолжительность полета — Продолжительность полета мультикоптеров зависит от модели, веса изделия, заряда аккумулятора. В среднем время полета составляет от 10 до 30 минут (30-50 минут у уникальных единичных экземпляров).

Дополнительные функции полета — Дополнительные функции полета квадрокоптера


Питание летательного аппарата:

Напряжение аккумулятора — Напряжение аккумулятора указывается в вольтах. Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора.

Емкость аккумулятора — Вместительность батареи во многом зависит от размера мультикоптера. Ведь чем больше батарея, тем тяжелее будет ему взлетать. При этом большая емкость аккумулятора увеличивает дальность и длительность полета. Как правило, аккумуляторы идут емкостью от 1500 мАч. Во многих аппаратах имеется возможность установки дополнительной батареи.

Тип аккумулятора — Современные мультикоптеры используют пять основных типов аккумуляторов: Pb (lead-acid или свинцово-кислотные); NiCd (никель-кадмиевые); NiMh (никель-металлгидридные); LiPo (литий-полимерные); LiFePO4 (литий-феррофосфатные, также известные как A123, LiFe, LiFo, литий-фосфаты). От аккумулятора зависит дальность полета. На данный момент средний показатель работы мультикоплета базовой комплектации на одном полном заряде батарей составляет 8-15 минут.


Пульт дистанционного управления:

Радиус действия — Радиус действия мультикоптеров (максимальное расстояние, на которое они способны отдаляться от пульта управления с последующим возвратом в точку взлета) зависит от заряда батареи. Запас энергии батарей позволяет отдельным моделям улетать на расстояние до 7-12 км, на практике же радиус действия обычно ограничено прямой видимостью (100-200 м при ручном управлении) либо дальностью действия аппаратуры радиоуправления и видеолинка.

Экран ПДУ — Некоторые модели оснащены специальным экраном пульта дистанционного управления. С его помощью вы будете в реальном времени получать картинку, снимаемую камерой, что позволит легко ориентироваться в пространстве.

Режим Headless Mode — Headless Mode — режим когда дрон всегда будет лететь вперед при нажатии стика от себя, неважно какой стороной он к вам повернут передней или задней.

Элементы питания ПДУ — Элементами питания ПДУ являются батарейки. Их размер и количество зависит от модели изделия.


Поддержка мобильных устройств:

Совместимые операционные системы — Операционные системы, которые способны подключиться к устройству. Они помогают управлять устройством и наделяют его дополнительными функциями.

Крепление мобильного устройства на ПДУ — В конструкции пульта предусмотрены крепления для фиксации мобильного устройства, при установке которого он превращается в полноценный командный центр, способный предоставить исчерпывающую информацию о состоянии коптера и его действиях.

Управление со смартфона — Данная функция подразумевает использование смартфона вместо пульта управления. С помощью сенсорного экрана устройства пользователь может контролировать высоту, скорость и направление полета мультикоптера.

Поддержка смартфона/планшета — В некоторых моделях имеется возможность связи со смартфоном для реализации различного функционала.


Камера:

Вид от первого лица (FPV) — Функция квадрокоптера, благодаря которой устройство передает изображение с камеры на экран пульта ДУ или экран подключенного устройства.

Наличие подвеса — Стабилизатор — это устройство, компенсирующее колебания, которые возникают из-за дрожания коптера. Стабилизатор особенно актуален в случаях, когда мультикоптер оснащен камерой, поскольку с его помощью вы сможете свести к минимуму тряску при полете и получить на выходе качественный видеоряд.


Фото и Видеосъемка:

Максимальный угол обзора — Угол обзора – важный параметр для камеры. Чем он больше, тем шире зона съемки.

Режим съемки — Максимальная частота кадров видеоролика, определяющая качество записываемого изображения. Чем выше частота обновления изображения, тем плавнее становятся движения объектов съемки. Но нельзя забывать, что при увеличении частоты кадров видеоролика, увеличивается и его объем памяти, необходимый для записи ролика.


Габариты и Вес:

Диаметр пропеллеров — Диаметр пропеллеров измеряется по винтам. В большинстве конструкций летательных аппаратов используются пропеллеры размера 10×4,5 (10×4,7) и 12×4,5 (12×4,7). Первая цифра в маркировке обозначает диаметр винта в дюймах, а вторая – шаг винта.

Материал корпуса — Материалом изготовления корпуса чаще всего является прочный пластик, способный выдержать любые удары.


Какой мультикоптер выбрать? — meduza

Мультикоптер — это винтокрылый летательный аппарат с несколькими роторами (винтами). В зависимости от количества роторов, их можно подразделить на квадрокоптеры (четыре винта, самая распространенная схема), гексокоптеры и октокоптеры (шесть и восемь винтов соответственно). Двухроторные машины обычно не называют мультикоптерами, это просто вертолеты.

Слово «дрон» изначально означало беспилотный летательный аппарат военного назначения. Постепенно дронами стали называть все, что летает и управляется с земли.

Так что типичный четырехвинтовой беспилотник, который вы найдете в магазине электроники, — это и мультикоптер, и квадрокоптер, и дрон.

Разберем на примере DJI Phantom 3 Professional. У этого аппарата есть камера, которая позволяет снимать видео с разрешением 4К и делать 12-мегапиксельные фотоснимки широкоугольным объективом с коррекцией искажения. Благодаря трехосевой системе стабилизации, видео получается плавным, а не дерганым.

Дроном можно управлять со специального пульта, в который вставляется обычный смартфон с приложением DJI Pilot. Считается, что пульт, оснащенный двумя сверхчувствительными джойстиками, позволяет добиться большего контроля в полете. Максимальное расстояние его действия составляет два километра, при этом точность зависания дрона — всего 10 сантиметров по вертикали.

DJI Phantom 3 Professional подходит для съемок спортивных событий, репортажей или просто туристического фото и видео с необычных ракурсов. Посмотреть, что может получиться с помощью съемки на такой или похожий мультикоптер, можно тут.

Рекомендации по покупке квадрокоптера

При приобретении коптера не стоит соблазняться на слишком низкую цену. Сегодня на рынке существует много дешевых подделок, большинство из которых являются обычными радиоуправляемыми вертолетами без возможности прикрепления камеры.

Безусловными лидерами среди профессиональных квадрокоптеров считаются гаджеты DJI Phantom. Да, их цена довольно высока, но оно того стоит. Самые известные и впечатляющие видео были засняты именно посредством коптеров этого бренда.

Смотрите про коптеры:  В России испытали миниатюрный передатчик зависимого наблюдения для дронов

Чтобы сделать оптимальный выбор, следует знать основные характеристики квадракоптеров. Они могут записывать видео либо просто на флеш-карту, либо передавать изображение в режиме реального времени по видеоканалу. Второй вариант даст вам возможность проводить полет от первого лица, что конечно является большим преимуществом. Если вы не слишком ограничены в средствах, лучше приобрести модель с камерой, работающей в режиме реального времени.

В квадрокоптерах также может разниться количество каналов управления. По каждому из них может передаваться какой-то один из параметров, например, может изменяться скорость. В общем, чем больше будет таких каналов в характеристиках – тем лучше.

Квадрокоптер может продаваться с гироскопом и без. Гироскоп – это маленький датчик, который контролирует устойчивость и положение агрегата в полете. Он позволяет при боковом ветре зависнуть в воздухе. При отсутствии гироскопа коптер может сносить в стороны, в результате чего возникнет риск налета на какое-нибудь препятствие. Поэтому желательно приобрести модель, имеющую такой датчик.

Обратите внимание на дальность и продолжительность движения. Конечно, чем выше эти характеристики – тем будет лучше. Многие модели обладают продолжительностью полета около 15 минут, после чего возникает необходимость замены аккумулятора. Некоторые квадрокоптеры могут летать и дольше.

Какие бывают?

В настоящее время рынок бытовых беспилотников предлагает огромное количество мультикоптеров (дронов), но в целом их можно разделить на три большие группы: Для Новичков/Любительские/Профессиональные.

Для новичков – подходят как детям, так и взрослым с целью первого ознакомления и обучения. Как правило, оснащены микропроцессором,  6-осевым гироскопом и простейшим барометрическим сенсором для обеспечения удержания высоты.

Любительские – для пилотов уже имеющих опыт владения БПЛА. Больше подходят для конкретного применения. Например для аэросъемки, либо для спортивных состязаний, таких как дрон-рейсинг. Дроны этой группы могут иметь автономные функции полёта и съёмки.

Профессиональные – подходят исключительно для опытных пилотов, которые используют возможности мультикоптеров (дронов) в профессиональной сфере. Например, профессиональная фото и видео съёмка, геодезия, мониторинг угодий, трафика, в спасательных операциях и т.д.

В большинстве случаев дроны имеют автономные функции полёта и съёмки. Электронная начинка собирается из высокоточных современных систем обеспечивающих удаление на большие расстояния, а питание позволяет проводить значительно большее времени в полёте. Характерным отличием таких мультикоптеров является их цена.

Для более полного ознакомления с беспилотными системами рекомендуем тему «Что такое дрон?».

Доступный и надежный контролер «в массы»- naza от dji-innovations!

Еще один  значимый шаг в истории развития мультикоптеров  совершили опять же DJI-Innovations, которые на этот раз выпустили дешевый, надежный и доступный многим «младший» контролер для мультикоптеров, который обладал большинством возможностей своего «старшего» профессионального собрата. Таким контролером стала Naza от DJI-Innovations.

С появлением этого контролера иметь свой собственный мультикоптер для развлечений (в качестве хобби) смоли многие. Также появилось очень много любителей, которые стали  предлагать свои услуги по аэрофотосъемке.

Теперь поднять камеру в воздух и сделать аэроснимок может любой желающий пи наличии у него 15-30 тыс. руб., но, как говорится, «камера есть у всех, но Фотографов единицы»!  Также и в области аэрофотосъемок —  коптер, способный поднять камеру есть у многих, но команд, которые могут предоставить действительно качественные услуги аэрофотосъемки — единицы!

Заказать АэроФотоСъемку

Заказать аэрофотосъемку или съемку 3d панорам и виртуальных туров с воздуха

Вы можете связаться с нами, задать любые вопросы по аэрофотосъемке, узнать цены на услуги по съемке с воздуха, а также заказать аэрофотосъемку или виртуальный тур с воздуха.

Заказать АэроФотоСъемку

Варианты выбора квадрокоптеров

Недорогой квадрокоптер начального уровня с FPV-камерой и передачей видео на экран смартфона поможет вам овладеть навыками управления дроном. Правда, запускать его следует в зоне уверенного приема WiFi от роутера.

Квадрокоптер с GPS не потеряется при потере сигнала от пульта.

Квадрокоптер с продолжительностью полета от 20 минут и дальностью от километра уже пригоден для выполнения серьезных задач.

Если вы любите скорость, выбирайте среди быстрых вадрокоптеров.

Если вы собираетесь пускать квадрокоптер на улице, выбирайте среди моделей с удержанием точки высоты, иначе потоки воздуха будут мешать управлению.

Из чего состоит

На нашем сайте есть отдельная статья, посвященная этому вопросу. В данном разделе мы только перечислим составные части БПЛА и немного опишем присущие им задачи.

В конструкцию входят:

  • рама – на ней монтируются все узлы;
  • контроллер (бортовой компьютер) – обрабатывает информацию, поступающую от прочих компонентов дрона, и отдает команды его силовым элементам;
  • электронные регуляторы скорости (ESC) – формируют управляющий ток для каждого движка;
  • электродвигатели – входят в силовую установку. На машины бюджетного класса ставятся дешевые коллекторные моторы. Тяжелые и совершенные модели используют довольно дорогие бесколлекторные моторы;
  • пропеллеры – своим вращением создают подъемную силу. Самые расходные детали БПЛА;
  • приемник – воспринимает радиосигналы от пульта управления и транслирует их в бортовой компьютер;
  • аккумулятор – для всех элементов он является единственным источником питания.

У нас имеется инструкция, которая расскажет, из чего и как собрать квадрокоптер самостоятельно.

Лучшие характеристики современных квадрокоптеров

sovremennyj kvadrokopter dji mavic pro
Mavic Pro Platinum

Грузоподъемность зависит от соотношения силы, создаваемой винтомоторной группой, и собственного веса машины. Отличные показатели имеют относительно большие квадрокоптеры. Например, характеристики Phantom 4 позволяют использовать эту модель для доставки посылок потребителям.

Трикоптеры — коптеры с 3 моторами

У трикоптеров моторы располагаются в форме буквы Y, лучи расположены под углом 120 градусов относительно друг друга. Иногда они бывают в форме буквы «Т». Два винта на переднем луче вращаются в разных направлениях, чтобы компенсировать момент вращения друг друга. Задний мотор может отклоняться в сторону при помощи сервы, это дает возможность менять курс.

Довольно популярная и дешевая конфигурация, т.к. требуется всего 3 мотора, несмотря на то что, дополнительно требуется серва (но она обычно дешевле бесколлекторного мотора). Вообще говоря, трикоптер менее стабилен, чем коптеры с другим количеством моторов, и не так надежен, из-за того, что серву легко сломать при авариях. Хоббистам сложнее его собирать из-за поворотного механизма.

Трикоптеры лучше всех управляются по курсу. Когда квадрокоптеру или гексакоптеру нужно развернуться, они замедляют половину моторов, и разгоняют другую половину. Если коптер уже летит на полной скорости (газ 100%), то ему придется снизить скорость чтобы развернуться. Трикоптеры используют сервы для разворота, так что они меньше теряют тяги в этом случае.

Моторов все еще мало, так что и поднимают они не много.

Как летает квадрокоптер

Принципы работы

На беспилотник устанавливаются 4 электромотора и столько же воздушных винтов. Два диагональных пропеллера вращаются по часовой стрелке (CW), два других (CCW) – против. Интенсивность вращения и подъемная сила определяют скорость и направление перемещения нашего дрона.

Если два правых двигателя будут крутиться быстрее, чем левые, они наклонят и погонят машину влево. В противном случае все произойдет наоборот. Если задние винты разогнать сильнее передних, дрон клюнет и полетит вперед. Если будет иначе, голова машины приподнимется.

Маневры относительно вертикальной оси выполняются одновременным ускорением пропеллеров CW с соответствующим замедлением винтов CCW. Повороты в противоположном направлении требует разгона группы CCW и торможения CW. Равномерное вращение заставит дрон взлететь или опуститься.

Главным электронным компонентом является полетный контроллер. Он реагирует на все поступающие через приемник команды и отдает распоряжения блокам ESC, которые определяет тягу и интенсивность вращения двигателей. Стабильность поддерживается показаниями гироскопа, измеряющего углы тангажа, крена и рыскания.

Кто придумал и изобрел

Первые разработки квадрокоптеров велись еще в 1900 годах. Американец Георгий Александрович Ботезат сконструировал машину с четырьмя винтами, приводящимися одним двигателем. В ходе испытаний квадрокоптер поднялся в воздух, пролетев 1 км, с высотой до 15 метров. Но к сожалению из за ряда проблем, разработки были прикрыты.

Первый современный квадрокоптер был разработан в 2006 году. Эту машину представила немецкая фирма MikroKopter. Дрон комплектовался микроконтроллером, который анализировал информацию, поступающую от гироскопа, акселерометра и барометра. Чуть позже появился и GPS модуль.

БПЛА был ориентирован на профессионалов, стоил дорого, но открытое программное обеспечение привело к появлению на рынке дешевых клонов. Это сказалось на доходах компании. Код закрыли, но было поздно. Модель побудила прочих производителей электроники разрабатывать гражданские дроны различного размера и класса.

Смотрите про коптеры:  Top 13 инноваций в сфере медицинской робототехники | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств

С появлением прочных и легких полимеров, небольших электродвигателей, а особенно с потрясающими достижениями в области микроэлектроники, стало возможным создание надежных и эффективных беспилотных мультироторных систем.

Первые доступные аэрофотосъемки.

Именно с этого момента мультикоптеры «грянули в массы»! Они были просты и не очень затратны в изготовлении. Естественно народ тут же захотел увидеть что-нибудь с высоты птичьего полета, для чего стали приделывать всяческие легкие и миниатюрные фотоаппараты, видеокамеры и даже телефоны к этим летающим аппаратам.

Прошло совсем немного времени и появилось масса микроконтроллеров («мозгов» для коптеров) на основе распостраненных микропроцессоров обычной радиоэлектроники, в которые можно было записывать программный код, способный правильно управлять определенным числом моторов мультикоптера.

Первые контролеры поялись моделистами-радиолюбителями самостоятельно, а платки датчиков выдирались из модельных вертолетных гироскопов. Но мучения моделистов быстро закончились, поскольку китайцы рьяно взялись за новое направление и наводнили рынок массой готовых  полетных контролеров.

Появления немецкого полетного контролера mikrokopter.

Появление немецкого полетного контролера для мультикоптеров от Mikrokopter позолило достичь совершенно новых возможностей. С этими «мозгами» мультикоптеры были способны удерживать позицию по GPS, делать автономную посадку и автовозврат в случае потери сигнала, да и вообще, обладали большинством всех тех возможностей, которыми обладают современные мультикоптеры.

Наверно именно с появлением этого контролера можно связывать появление аэрофотосъемки с беспилотных мультикоптеров как профессионального вида деятельности. Стали появляться профессиональные команды по аэрофотосъемку, которые предлагали качественные услуги по съемке фото с высоты, созданию видеороликов с воздуха и съемке панорам.

Но эти контролеры были не без недостатков. Во-первых, стоимость их была велика, только один полетный контролер стоил не меньше 1000$. Во-вторых, он состоял из множества плат, которые собирались большим «бутербродом» и все это требовало навыков пайки и начальных знаний радиоэлектроники. В-третьих, настройка этого контролера была весьма сложной и не обходилась без «танцев с бубном».

Законодательство

Все полеты в РФ регулируются двумя документами – Воздушным кодексом и Федеральными правилами использования воздушного пространства. Законы говорят так:

  • для полетов над скоплениями людей требуется особое разрешение;
  • над закрытыми объектами летать запрещено;
  • нельзя подниматься выше 150 метров.

Если квадрокоптер весит 30 кг и более, он подлежит обязательной регистрации. БПЛА меньшего веса должны управляться лицензированными пилотами, получившими разрешение на полеты от местных органов власти. Это же касается и видеосъемок в населенных пунктах. В пограничных районах (полоса в 25 км) допуск выдается органами ФСБ.

Лихачи наказываются штрафом в несколько тысяч рублей. Если внешний пилот нанесет своим дроном существенный материальный ущерб или травмирует людей, то за такие действия он может сесть в тюрьму. Подробная статья, которую мы обновляем, о регистрации дронов в РФ здесь.

Для новичков

Процесс обучения сопровождается множеством аварий, поэтому первый коптер новичка должна обладать достаточно крепким корпусом, способным выдержать падения и удары. Будет огромным плюсом, если она сможет летать в помещении (без влияния погодных условий).

Приветствуется и щадящая стоимость такой машины – несколько десятков долларов. Моторы – коллекторные. Хорошо, если дрон обладает двойными расходами и в старшем режиме может выполнять воздушную акробатику. Это позволит не покупать новый дрон после приобретения пилотом начальных знаний.

Полетной дальности в 30-50 метров вполне хватит. Аккумуляторная батарея должна обеспечивать 8-10 минут пребывания в воздухе. Мы посоветуем выбрать в качестве стартовой модели складной Eachine E58 или мини коптер – JJRC H8 Mini.

Общая информация

В мультикоптерах чаще всего используются винты с постоянным шагом, так что управление летательным аппаратом происходит за счет изменения скорости вращения моторов. Радиоуправляемые мультикоптеры становятся все более и более популярными для аэросъемки и изучения земли.

Видов мультикоптеров очень много. В основном они отличаются числом используемых моторов, например коптер с тремя моторами называется трикоптер, а конфигурация может обозначаться как Y3.

Число моторов и их расположение влияют на характеристики полета. Например, чем больше моторов, тем больше подъемная сила, т.е. вы сможете перенести более тяжелый груз. Большее число моторов также значит бОльшую надежность, в случае отказа одного из них. Недостаток — снижение энергоэффективности и увеличение стоимости (из-за покупки моторов и сопутствующих комплектующих).

Особенности

Строение коптера предполагает установку 4-х моторов и такого же числа пропеллеров. Этим он отличается от прочих мультикоптеров – гексакоптеров и октокоптеров (модели с 6 и 8 лучами и воздушными винтами).

Два двигателя вращаются по часовой стрелке (CW), а вторая пара – против (CCW). Такая комбинация призвана компенсировать вращательный момент и обеспечить текущую стабильность.

Относительная дешевизна компонентов, надежность и малые размеры – вот основные достоинства лучших современных коптеров. Они обладают отличной маневренностью и высокой грузоподъемностью, которой хватает на перенос трехосевого стабилизированного подвеса и полетной камеры.

Стоит отметить и прекрасную ремонтопригодность таких машин. Дрон легко разбирается, а практически все запчасти можно заказать в магазинах.

Из истории

Все началось в далеком 1922 году с русско-американского авиаконструктора Георгия Александровича Ботезат. Который изобрел первый в своем роде действующий квадрокоптер. Его аппарат смог не только оторваться от земли, но и продержаться в воздухе некоторое время. На тот момент такие аппараты имели один существенный недостаток – принцип работы.

Из четырёх несущих винтов, ведущим был лишь один (вращение задавалось двигателем внутреннего сгорания), т.е. крутящий момент посредством сложной трансмиссии, передавался одним мотором на остальные 3 несущих винта. До серийных разработок дело не дошло.

С наступлением ХХI века мультикоптеры пришли в нашу жизнь уже как беспилотные летательные аппараты или дроны.

Зачем и для чего нужен

Предназначение современного беспилотника очень широко и разнообразно. Он находит свое приложение в целом ряде областей, связанных как с получением удовольствия, так и с работой:

  • воздушные гонки и развлечения;
  • профессиональная видеосъемка;
  • видеонаблюдение и охрана объектов;
  • спасательные операции;
  • археология и картография;
  • сельское хозяйство;
  • охота и рыбалка;
  • доставка небольших грузов.

В последние годы лучшие квадрокоптеры нацелены на решение множества нестандартных производственных задач. Чаще всего их применяют там, где присутствие людей нежелательно или опасно – в шахтах и карьерах, при осмотре трубопроводов и высотных сооружений, в вулканических кратерах, при изучении погодных явлений и пр. У нас есть целый раздел, посвященный таким моделям. Для таких целей нужен квадрокоптер с камерой.

Революция от dji-innovations. профессиональные полетные контролеры для мультикоптеров.

Следующий шаг после немцев, как ни странно, совершили китайцы в лице компании DJI-Innovations (которая по слухам ранее занималась беспилотниками для военных). Революция заключалась в том, что их полетный контролер был вполне оформленным продуктом, элементы которого нужно было лишь соединить коннекторами между собой без какой либо пайки, а программа настройки была легка и понятна практически каждому, при этом возможности этого контролера превышали по многим параметрам разработки немецкого Mikrokopter .

Стоимость этого контролера (DJI Wookong-m) была тоже не маленькой, но простота настройки и управления, а также его надежность и возможности родкупали многих! Не нужно было возиться с настройкой нескольких десятков пидов (PID), всего лишь требовалось настроить 3-5 базовых чувствительностей и выбрать на наглядных картинках конфигурацию своего коптера.

Квадрокоптеры — 4 мотора

У квадрокоптеров 4 мотора на симметричной раме. Для конфигурации X4 лучи находятся под углом 90 градусов. Два мотора вращаются по часовой стрелке (CW), два — против часовой стрелки (CCW), это нужно для компенсации вращения. Квадрокоптеры — наиболее популярная конфигурация среди всех коптеров.

Есть 2 основные конфигурации квадриков: «Х» и « ». Вариант «Х» более популярен, потому что винты не попадают в кадр (в случае FPV полетов и аэрофотосъемки). Некоторые предпочитают « », т.к. этот вариант интуитивно понятнее и больше похож на самолет. Кроме того, легче определить ориентацию аппарата.

Есть еще одна конфигурация это «H», она позволяет разместить камеру на раме сместив ее вперед, чтобы винты не попадали в кадр. Споры о том, что лучше «X» или «H», наверное, никогда не закончатся.

Что такое квадрокоптер?

Квадрокоптер – разновидность мультикоптера. Мультикоптер – многомоторный или мультироторный летательный аппарат (вертолет), несущие винты которого осуществляют вращение диагонально в противоположных направлениях. Различаются мультикоптеры по количеству моторов (или по количеству несущих винтов). В наше время применение получили мультикоптеры с тремя и более несущими винтами.

Смотрите про коптеры:  Мысли вслух. А я иду шагаю по… Или зачем нужны шагающие роботы / Хабр

Самые распространенные схемы это: 4/6/8 несущих винтов. Аппарат с тремя несущими винтами называется – трикоптер; с четырьмя – квадрокоптер; с шестью — гексакоптер и с восемью несущими винтами — октокоптер. Применение каждой из схем в основном определяет такой параметр как – масса полезной нагрузки, или проще говоря, вес который мультикоптер может взять собой на борт.

Квадрокоптер на радиоуправлении

Квадрокоптер (он же коптер и квадролет) представляет собой маленький летающий аналог вертолета. Он имеет четыре винта, которые вращаются в противоположном направлении. Если сравнивать квадрокоптер с обычным радиуправляемым вертолетом, то первый обладает лучшей плавностью движения, а также большей маневренностью.

Вы можете приобрести квадрокоптер у нас на сайте.

Профессиональные

Лучшие профессиональные дроны обладают массой полетных режимов. На помощь пилоту приходит и спутниковая навигация, определяющая положение коптера с сантиметровой точностью. ВМГ комплектуется БК электродвигателями и крупными пропеллерами. Съемка ведется полетной камерой формата 4K.

Изображение записывается на карту памяти или в режиме FPV передается на несколько километров. Аппаратура управления поддерживает 2 частотных диапазона – 2,4 и 5,8 ГГц. Система безопасности представлена всеми типами датчиков – оптическими, инфракрасными и ультрафиолетовыми.

Цены на квадрокоптеры в 2020 году

Стоимость простейших дронов невысока – около US $20. Небольшой летательный аппарат с камерой обойдется покупателю в 100-150 долларов. Исключением из правил является DJI Spark, цена которого на сайте производителя составляет US $399.

Складные селфи дроны известных моделей стоят порядка US $150. Их клоны продаются значительно дешевле.

Цены на лучшие машины DJI для рядового российского покупателя почти недоступны. Mavic 2 Pro и Phantom 4 Pro V2.0 продаются за US $1499. Там же можно купить и Mavic Air. Он стоит US $799.

Виды управления

Для работы с беспилотником чаще всего используется портативный пульт. Эти приборы бывают разных форм и размеров, но они всегда имеют два рычага (стика), которыми задается скорость и направление перемещения БПЛА. Поведение коптера в воздухе можно отрегулировать особыми клавишами пульта – триммерами.

Как выбрать правильную конфигурацию?

Зависит от того что вы хотите с коптером делать. Для гонок или фристайла, не ошибетесь если выберете квадрокоптер или трикоптер. Даже если и упадете, то менять нужно всего несколько винтов (а падать будете часть, особенно если вы летаете быстро или в непосредственной близости от препятствий).

Принцип действия

Принцип действия современного мультикоптера прост. В зависимости от схемы применения (3/4/6/8-несущих винтов) каждый несущий винт приводится во вращение эл.двигателем (эл.мотором). Одна половина моторов осуществляет вращение винтов по часовой стрелки, а вторая против.

*Порядок направления вращения несущих винтов мультикоптера.

Gps система

Наличие GPS уже становится почти обязательным. Спутниковая система способна определить местонахождение дрона с высокой точностью и не даст его потерять. Более того, она позволяет преодолеть маршрут, проложенный пилотом на карте.

Самые продвинутые летательные аппараты нашего времени способны взлетать на 5000 м. Полеты в верхних слоях атмосферы связаны с разрежением воздуха и снижением его температуры. На лучших моделях эти проблемы компенсируются крупными винтами и автономной системой подогрева.

Любительские модели

В последние годы появилось огромное число полноценных летательных аппаратов любительского класса. Как правило, видеокамеры таких машин обладают разрешением не ниже 720P и хорошо стабилизированы. Предел трансляции живого видео и полетная дальность доходит до 1 км.

Гоночные коптеры

Завершим раздел кратким описанием гоночных моделей. Аккумулятор таких квадрокоптеров обладает высоким выходным напряжением. Это позволяет оперативно изменять скорость перемещения, делает поведение воздушного гонщика очень мобильным и динамичным. Дальность управляемого полета доходит до 500-1000 м, скоростной предел достигает 100-120 км/ч.

Появление первых электрических мультикоптеров в 2000-х годах.

Были и позже определенные попытки создания таких аппаратов, но вторую жизнь эта идея получила у авиомоделистов, когда стала широко доступна модельная электроника и аппаратура радиоуправления. Первыми получили распространение самодельные трикоптеры благодаря тому, что для реализации такой схемы не нужно было никакого специфического контролера, только модельные бесколлекторные двигатели, регуляторы оборотов, вертолетные гироскопы и сервомашинка для реализации поворотного управляющего узла.

Основные компоненты мультикоптеров

Чисто технически примерно 5 лет назад появилось три основных компонента мультикоптеров (дронов):

  1. Аккумуляторная батарея – литий полимерная (LiPo), реже литий-ионная (Li-Ion).
  2. Бесколлекторные либо коллекторные двигатели на редкоземельных элементах.
  3. Контроллер дистанционного управления (Пульт управления/Аппаратура/Трансмиттер)

Можно ли собрать коптер самостоятельно?

Если вам не хватает продолжительности или дальности движения, можно попробовать собрать квадрокоптер самому. Если вы готовы рискнуть, владеете технологией пайки, хорошо разбираетесь в электронике и готовы потратить на это несколько месяцев, можно надеяться на хороший результат.

Однако при этом у вас не будет гарантии на коптер, да и не все компоненты будут сразу совместимы. Поэтому лучше не тратить время и силы, а приобрести уже готовый квадрокоптер.

Пример управления полётом:

  • Увеличение оборотов на всех несущих винтах – подъём.
  • Уменьшение оборотов на всех несущих винтах — снижение.
  • Увеличение оборотов одной половины винтов и уменьшении оборотов другой половины – задаст движение в сторону.
  • Увеличение оборотов у винтов с вращением по часовой стрелки и уменьшении оборотов у винтов вращающихся против часовой – обеспечит поворот дрона.

*Схема управления полётом вращением несущих винтов.

Октокоптер — 8 моторов

У октокоптеров 8 моторов в двух группах, 4 CW и 4 CCW.

Октокоптеры похожи на квадрокоптеры и гексакоптеры. Это типа проапгрейженной версии гексакоптеров: больше грузоподъемность, больше надежность.

Однако большее число моторов означает увеличение потребляемого тока, а значит придется таскать больше аккумуляторов. Это тоже достаточно затратно.

Они очень популярны для аэросъемки, для подъема тяжелых профессиональных камер.

Смартфон без пду

Смартфон и особое приложение позволяют вообще отказаться от пульта. В этом случае связь поддерживается по каналу WiFi. Экран мобильного устройства показывает живое видео, поступающее с бортовой камеры. На его фоне рисуются виртуальные стики и мнемонические изображения команд.

Vtail и atail — 4 мотора

VTail и ATail — по сути это квадрокоптеры, у которых передние моторы расположены на обычных лучах, а задние 2 мотора расположены рядом друг с другом под некоторым углом. Еще можно сказать, что это смесь трикоптера и квадрокоптера и Y4.

Не очень популярный конфиг, т.к. подъемная сила меньше (из-за взаимного влияния хвостовых моторов). Однако они выглядят офигенно и с визуальным определением ориентации аппарата нет проблем.

Бикоптеры — коптеры с 2 моторами

У бикоптеров 2 мотора, которые могут поворачиваться серво машинками. Они похожи на ганшип из фильма Аватар. Вот подобный пример:

Бикоптеры — возможно самая дешевая конфигурация среди всех видов, потому как требуется всего 2 мотора и 2 сервы, но это самая сложная платформа в плане стабилизации полета. Подъемная сила минимальна, т.к. всего 2 мотора.

Бикоптеры не очень популярны, и информации о них не много.

Гексакоптер — 6 моторов

У гексакоптеров 6 моторов, угол между лучами 60 градусов, три мотора CW и 3 мотора CCW.

Очень похожи на квадрокоптеры, но дают бОльшую подъемную силу, из-за большего числа моторов. Кроме того, они более надежны из-за избыточного числа моторов: если один мотор откажет, коптер все еще остается достаточно стабильным чтобы совершить мягкую посадку. Недостаток — большой размер и высока цена.

Y6 гексакоптер — 6 моторов

У Y6 имеется 6 моторов на раме в виде буквы Y. По сути это трикоптер, у которого на каждом луче расположено по 2 мотора, один над другим. Вместо сервы для поворота используются моторы CW и CCW на каждом луче.

Эти коптеры могут быть достаточно компактными (как трикоптеры), но с грузоподъемностью как у гексакоптеров. Однако Y6 менее эффективный конфиг из-за соосного расположения моторов.

Моторы

На современных мультикоптерах (дронах) в настоящий момент применяются два типа электромоторов — коллекторные и бесколлекторные. Бесколлекторными в основном оснащают дорогие и профессиональные дроны. Коллекторными же моторами оснащают только бюджетные варианты, игрушки. Подробнее об их различиях можно узнать здесь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector