Из чего состоит квадрокоптер? Устройство дрона: обзор для новичков

Из чего состоит квадрокоптер? Устройство дрона: обзор для новичков Конструкторы

Что дальше?

Будущее дронов не ограничено лишь персональными моделями. После того, как стали популярны мультикоптеры, их возможности активно изучаются бизнесом:

Коптеры применяют и в медицине, например, для быстрой доставки необходимых медикаментов. На днях компания UPS объявила о запуске

. Правда, пока что сервис работает лишь в одном городе США — Роли (Северная Каролина). Дроны будут обеспечивать доставку по определенному маршруту между больницами и медицинскими центрами WakeMed.

Доставку грузов при помощи дронов опробовала компания DHL еще в 2022 году, сейчас эта практика постепенно получает все более широкое распространение.

Не отстает от DHL и Amazon — в том же 2022 году компания анонсировала сервис Prime Air (он работает в ограниченном количестве регионов), который позиционируется как самый быстрый способ доставки покупок. С его помощью покупки доставляются в течении получаса, это минимум в четыре раза быстрее самого быстрого наземного сервиса Amazon Prime Now.

В России в свое время тестировали сервис доставки грузов коптерами Коптер-Экспресс. 21 июня 2022 года «Додо Пицца» в рекламных целях начала доставлять пиццу дронами, причем доставили всего шесть коробок. После этого чиновники решили оштрафовать создателя компании, поставляющей дроны на 50 тысяч рублей. Но хотя штраф потом отменили, доставка грузов дронами в РФ особого распространения не получила.

Смотрите про коптеры:  Обучение «Машинист крана мостового с радиоуправлением». Москва.

Доставляют (вернее, планируют доставлять) при помощи дронов и людей. Так, некоторые компании, включая Uber и Lyft, разрабатывают аэротакси. Аналогичные работы ведут и другие компании, включая стартап из Саудовской Аравии.

Технологии ИИ постепенно развиваются, а емкости батарей растут, поэтому нет сомнений, что дроны станут умнее, маневреннее и функциональнее. Они станут неотъемлемой частью многих сфер нашей жизни: работы и учебы, включая транспорт, исследования, доставку грузов и все прочее, о чем я говорил выше.

. Батарея

Поскольку многие современные дроны летают при помощи бесколлекторных двигателей, то есть на электрической тяге, то аккумуляторная батарея является одной из основных частей дрона. Без нее невозможно запустить дрон и выполнить все поставленные полетные задачи.

Впрочем, если вы управляете дроном с пульта (джойстика), то нужно помнить, что он тоже работает от своей батареи. Батарея на борту дрона чаще всего называется полетной (бортовой) и может иметь разные параметры (тип, емкость, мощность, наличие или отсутствие интеллектуальных функций и т.п.).

Понятно, что у разных моделей беспилотников разные требования не только к силовой установке, но и к батарее, как к источнику питания. Небольшие и любительские дроны оснащаются батареями небольших размеров с небольшой емкостью и мощностью, что в конечном итоге влияет на полетное время и рассчитанную полезную нагрузку. Для сравнения:

Специализированные (промышленные дроны и платформы) требуют более емкой и мощной батареи ввиду сложности и большого объема решаемых задач. Отсюда и иные параметры источников питания, а также вытекающие отсюда полетное время и вес полезной нагрузки. Для сравнения:

Компания DJI, как и ее конкуренты, постоянно ведет исследования в области совершенствования полетных аккумуляторов. Например, мониторинг состояния батареи сегодня стал уже довольно обычным явлением. Теперь пилот вовремя узнает не только об уровне заряда батареи, но и сможет получить информацию о том, когда следует вернуть беспилотник на базу, чтобы он не потерпел аварию из-за полного разряда батареи.

Смотрите про коптеры:  Улучшаем Stellaris #2 (Новые модификации!) | Пикабу

Висеть, как вкопанный

Чтобы дрон умел висеть на одном месте и не “плавать”, одного только GPS не достаточно. К сожалению, из-за состояния атмосферы координаты с приемников GPS могут плавать в пределах десятков метров и для сантиметровой точности нужно использовать корректирующие системы

. Эта система использует наземную неподвижную станцию, как эталон отклонений координат, и радиосвязь с бортом, чтобы отправить туда значения этих отклонений. Такая штука обязательно нужна для съемки фотопланов с последующей склейкой в большие карты, а для целей висения на месте я пока ограничусь оптическим датчиком

Работает он по такому же принципу, как и оптическая мышь. В отличие от IR-Lock, он не распознает конкретный образ и в Ardupilot они работают в разных полетных режимах. Изображение с камеры анализируется на смещение 400 раз в секунду, а вычисленные значения смещения могут быть прочитаны контроллером по протоколу I2C. Датчик (

) весит 15 грамм и имеет все необходимое у себя на плате: процессор 168 MHz Cortex M4F CPU (128 64 KB RAM), оптический сенсор 752×480 MT9V034 и 3-х осевой гироскоп L3GD20. Для его нормальной работы также рекомендуется использовать лазерный дальномер, вместо ультразвукового. Хотя на самом модуле предусмотрен разъем как раз для УЗ датчика.

Возможные проблемы и их решение

Квадрокоптер после аварии
Квадрокоптер после аварии

Если купленный комплект квадрокоптера собран с точностью по схеме, при этом все контакты соединены согласно своей полярности, но он не функционирует – значит проблема в каком-то элементе конструкции. Зачастую это управляющий двигателем контроллер, плата приемника или электронный регулятор скорости.

Определить конкретную проблему можно по реакции на команды с пульта. Если никакой нет вообще, а питание на приемник и передатчик подается, нужно проверить соединение компонентов схемы. Возможно, нет контакта платы приемника с микроконтроллером. Если все в порядке, то поможет только замена неисправного комплекта на функционирующий.

Если реакция на команды есть, но работают не все винты, – причиной может быть плохое соединение между модулем ESC и двигателем или APM. В худшем случае – неисправность мотора, проверить который можно временно подключив его на другую линию луча БПЛА. Соответственно решение – замена компонента, вышедшего из строя – мотора или электронного регулятора скорости.

Летящий квадрокоптер с камерой
Летящий квадрокоптер с камерой

Ниже представлено видео с описанием сборки комплекта квадрокоптера.

Выбор полетного контроллера

Так как мне нужно транслировать видео и телеметрию через интернет, то сразу приходит на ум поставить на дрон микрокомпьютер с 4G модемом и камерой, и сделать из этого комплекта web-трансляцию. Нашлись вот такие решения:

. Это обычные одноплатники с внешним USB 4G модемом и камерой. Для кодирования и трансляции видео используется

. Но эти штуки сами по себе дроном управлять не умеют, их нужно использовать совместно с полетным контроллером.

Полетный контроллер — это мозг дрона. Он следит за состоянием датчиков положения (гироскоп, акселерометр, компас), GPS-координатами, положением ручек на пульте управления и, исходя из этих данных, управляет моторами, чтобы висеть в одной точке или куда-то лететь.

Полетный контроллер нужно будет как-то связать с бортовым компьютером, чтобы можно было загрузить полетное задание или указать произвольную точку куда лететь и когда включать камеру. В продаже можно найти много разных контроллеров сильно отличающихся друг от друга по цене и функционалу.

С Ardupilot я игрался еще на 8-битных атмегах, в которых не было USB-bootloader’а, а прошивались они на программаторе. С тех пор с ним не сталкивался и был приятно удивлен, когда узнал, что сейчас он может работать на 64-битных компьютерах с Linux, у него огромное сообщество пользователей как хобби, так и профи, длинный список поддерживаемых “из коробки” датчиков и расписанные планы на 2022-2022 годы. За это время он успел перерасти в проект DroneCode, а потом и отсоединиться от него.

На первый взгляд в нем как раз реализованы все необходимые функции: автоматический взлет и посадка, загрузка полетных заданий, есть desktop и мобильные приложения под все основные семейства ОС. Программы управления (GCS — Ground Control Station) общаются с бортовым контроллером короткими сообщениями по открытому протоколу MAVLink через комплект радиомодемов (дрон шлет телеметрию, GCS шлет команды управления). Подозреваю, что эти сообщения получится пустить через интернет.

Взглянем на список поддерживаемых контроллеров и что-нибудь подберем. Вариантов там полтора десятка от мала до велика и с разными характеристиками.

Из всего того многообразия контроллеров мне понравилось несколько вариантов:

Самый легкий комплект (84 г) получается из микрокомпьютера

(9 г), контроллера

(15 г), родного внешнего GNSS модуля (46 г) и дополнительного

(14 г).

Из чего состоит квадрокоптер? Устройство дрона: обзор для новичков

Рабочий процессор в этом комплекте один — на Raspberry Pi. На нем висит управление ШИМ регуляторов моторов, считывание показаний датчиков, ОС Linux со всеми потрохами и декодирование видео с камеры. Так как в Pi Zero не предусмотрены USB порты, то в этом варианте приходится использовать внешний концентратор. IMU датчики и вход питания без резервирования.

Следующий комплект (97 г) от гонконгской компании с русскими фамилиями в команде разработчиков — контроллер Emlid Edge (59 г) с GNSS модулем (38 г). GNSS модуль работает по протоколу UAVCAN и дополнительно оснащен магнитометром и датчиком воздушного давления. За ШИМ здесь отвечает отдельный процессор ARM Cortex-M3, ОС Linux крутится на основном ARM Cortex-A53 quad-core.

В контроллере имеется HDMI видеовход, что позволяет подключить к нему напрямую любую камеру с таким выходом, например GoPro 4 или 5. Относительно высокая стоимость объясняется дальнобойными wifi-приемопередатчиками в комплекте (до 2 км с трансляцией HD-видео).

Следующий вариант (98 г) состоит из знаменитого микрокомпьютера Raspberry Pi 3 (45 г) с контроллером-шилдом Navio 2 (23 г) от той же Emlid и внешней GNSS-антенны (30 г). На контроллере стоит отдельный процессор Cortex-M3 для управления ШИМ на 14 каналах и расшифровки входящих SBUS и PPM сигналов от приемника. Он, в свою очередь, управляется через драйвер в ядре ОС Linux, которая крутится на Raspberry.

Контроллер оснащен парой раздельных IMU датчиков (акселерометр, гироскоп, магнитометр) MPU9250 и LSM9DS1, одним датчиком воздушного давления и GNSS-модулем U-blox NEO-M8N, который видит GPS, Глонасс и BeiDou с внешней антенной через разъем MCX.

Детали с али экспресса

Один из бюджетных вариантов, представленный на Aliexpress для самостоятельной сборки, без ухудшения функциональности квадрокоптера – Flysky i6 F450. Его цена находится в районе 12086 рублей.

В наборе находятся все компоненты, позволяющие создать собственного дрона, кроме аккумулятора и навесного оборудования – камеры, хотя ее крепление предусмотрено конструкцией рамы устройства.

Комплектующие для сборки дрона
Что идет в комплекте

В наборе идут:

Наименование

Характеристики

Рама

Четырех лучевая. Материал – стекловолокно и полиамидный нейлон.

Двигатель

4 штуки, 53 грамма каждый

ESC

Simonk 30A, 4 шт.

Контроллер полета

APM V2.8.0

Сенсоры

GPS датчик 8n

Модуль питания

5В, 2А

Винт

8 штук

Звуковой сигнализатор уровня разряда

Кабели питания и соединения компонентов

Передатчик, приемник и пульт управления

Аккумуляторов нет. Необходимо докупать самостоятельно. Пользователи, уже купившие этот дрон, рекомендуют 3300 mAh 25c.

Для обеспечения съемки квадрокоптером понадобится камера, она приобретается отдельно. В первый, самостоятельно собранный дрон, обычно устанавливают ее версию попроще.

К примеру, хорошо подойдет Wifi камера 5,8G 48CH. Уже в комплекте к ней идет монитор 4,3“, на который и поступает изображение. Цена такого набора – 3705 руб.

Камера: видео и фотосъемка

Еще один пункт, который подтолкнул сферу дронов к очень быстрому развитию — камера. Изначально камеры на квадрокоптерах были низкого качества, а еще у всех была линза с эффектом «рыбий глаз», из-за чего качество видео было посредственным. Производители быстро поняли, что люди хотят использовать дрон для качественной съемки видео, красивых мест, а также делать фотографии, поэтому поменяли вектор на нормальные линзы без всяких эффектов и искажений.

Такие гиганты как DJI, Yuneec, Xiaomi и другие, начали ставить качественные камеры с разрешением съемки 4К и большим битрейтом записи. Это позволило запуститься новому витку развития аэросъемки. Для записи доступны качественные и тяжелые форматы, такие как CinemaDNG и RAW.

Что такое дрон? Фото и видео
Это фото сделано с квадрокоптера

Кроме просто качественной картинки, производители начали устанавливать в камеру оптический и цифровой зум. Например, камера Zenmuse Z30 от DJI имеет оптический 3,5 кратный зум, а также 2-кратный цифровой без потерь качества. А у Walkera Voyager 5 оптический зум составляет невероятные 30 крат!

Для того, чтобы видео было плавным, используются специальные механические подвесы камер, которые крепятся на резиновые демпферы к днищу дрона, либо крепятся к передней части, как у DJI Mavic. Да, сегодня много говорится об этой фирме, потому что они являются законодателями мира дронов и качественной беспилотной продукции.

Чаще всего, это 3-осевые подвесы, такого вида:

Компоновка

Из чего состоит квадрокоптер? Устройство дрона: обзор для новичков

Пока я выбирал подходящую раму и думал как все это на ней размещать и чем крепить, пришел к выводу, что проще будет нарисовать несколько деталей и заказать 3D-печать из пластика и фрезеровку из карбона. Пару готовых железок и крепеж можно заказать на Алиэкспрессе.

Немного поэкспериментировав с компоновкой и центром тяжести, получилась вот такая рама:

Она состоит из карбоновых трубок и пластин, деталей из алюминия и крепежа из титана. Расчетный вес рамы получился 350 г при диагонали 700 мм. 3D-модель рамы и список деталей.

Полностью собранная модель (без проводов):

Общий вес коптера с электроникой, аккумулятором Li-Ion 6S2P и проводами должен получится 1931 г.

Да, мне тоже показалось, что дрон получился слишком голым для автономного варианта и мелкий дождик легко намочит бортовую электронику. Поэтому добавил немного пластика:

3D-модель рамы. Список деталей рамы.3D-модель в сборе. Список компонентов.

Вес пустой рамы с корпусом 384 г, общий вес 2020 г, расчетное время висения на одной зарядке (разряд аккумулятора до 20%): 44 минуты.

Моторы и пропеллеры


На многих профессиональных дронах я видел моторы и пропеллеры компании

. Видимо, не спроста. В документации Ardupilot они также

как силовая установка для профессиональных дронов. Поэтому, поищем подходящие моторы у них.

Чтобы дрон летал долго, нужны моторы с максимальным КПД. Эффективность связки мотора и пропеллера измеряется количеством тяги в граммах на 1 Ватт затраченной электроэнергии. Чтобы узнать какой мотор самый подходящий, нужно знать общий вес полностью собранного дрона с учетом рамы, аккумулятора и самих моторов с винтами.

Слишком много неизвестных, поэтому воспользуюсь онлайн калькулятором для квадрокоптеров E-calc.

Поигравшись в калькулятор, я выбрал моторы Antigravity 4004 KV300 (53 г) с винтами 15х5 (27 г). В оптимальном режиме при напряжении питания 24 Вольта такой комплект тянет 474 грамма при токе 1,4 А. Эффективность получается 14.

11 г/Ватт, отношение тяги к собственному весу = 5.9:1. На полном ходу тяга составляет 1311 грамм при токе 7,5 А. Коптер будет с четырьмя моторами, то есть квадро. Оптимальный взлетный вес = (474 г * 4 мотора) = 1896 г, максимальный (с учетом тяговооруженности 2:1) = (1311 г * 4 мотора) / 2 = 2622 г.

Моторы управляются регуляторами оборотов. Напряжение питания моторов = 24 Вольта, максимальный рабочий ток = 7,5 А, поэтому нужен регулятор под такое напряжение и с рабочим током, с учетом запаса, минимум 10А. У T-Motor самый легкий регулятор (7 г без проводов) под такое напряжение — это FPV 35A-32bit 3-6S.

Подитог:

ВМГ (винто-моторная группа), состоящая из моторов, пропеллеров и регуляторов (по 4 шт каждого) весит 346 г.

Вместе с электроникой и полезной нагрузкой (346 505) получается 851 г. С учетом крепежа, проводов и разъемов (прикинем 100 г) = 951 г.

При оптимальном весе, на раму и аккумулятор остается (1896 — 951) = 945 г. При максимальном (2622 — 951) = 1671 г.

Полная сборка с нуля

Один из самых интересных вариантов, с относительно низкими затратами труда и времени. При выборе компонентов летательного аппарата производят расчеты в зависимости от желаемых характеристик и доступной номенклатуры в продаже.

Имеется в виду, к примеру, что для большого квадрокоптера нужны и габаритные, а также мощные запчасти. Их характеристики непосредственно зависят от планируемого веса дрона. Чем крупнее рама – тем больше масса аппарата, а значит, он должен быть оснащен более высоко оборотистыми двигателями, крупными пропеллерами, а также соответствующей системой питания всей силовой и обычной электроники на борту.

Важной деталью служит и выбор контроллера, который управляет всем этим хозяйством. Он задает скорость вращения винтов, не допуская перекосы аппарата во время полета. К его функциям относится и управление движением дрона, в зависимости от команд оператора на земле.

Один из видов полетных контроллеров
Один из видов полетных контроллеров

Не лишним будет контроль характеристик передатчика пульта и устанавливаемого приемника в аппарат. Чем они мощнее, тем на большем расстоянии можно управлять квадрокоптером.

Ну и в конце, навесное оборудование. Без него дрон – не более чем летающая игрушка. А вот смонтировав на его раму камеру с передатчиком, можно найти квадрокоптеру более практичное применение.

Опять же, важна дальность беспроводного функционирования подвеса, его потребляемая мощность (а значит и запас хода батарей всего аппарата). Управляемая камера, с настраиваемым увеличением и яркостью, также даст свой плюс к использованию дрона.

Появление современных невоенных дронов

Специалисты считают, что эпоха современных невоенных дронов началась в 2006 году. Именно в этом году Федеральная авиационная администрация США одобрила полеты небольших пользовательских беспилотников. Распространение получили все же не бытовые дроны для развлечения, а летательные аппараты для научных задач и промышленности.

Так, правительственные организации отслеживали при помощи таких систем распространение пожаров, изучали ситуацию в эпицентре катастроф (землетрясения, наводнения и т.п.). Коммерческие компании изучали состояние нефтепроводов, посевов и морских угодий (наблюдение за перемещениями косяков рыбы). Использовались (и используются) дроны на стройке, в геодезии и других сферах.

С течением времени все большую популярность стали получать пользовательские дроны, которые служат развлечением для любителей полетов. С самого начала рынок радиоуправляемых дронов разделился на два направления:

Среди компаний, чья продукция стала популярной в первом случае, можно выделить Parrot, Gaui, DJI, Xaircraft, GoPro и другие. Во втором направлении популярна продукция MultiWii, KaptainKuk, ArduCopter. Любители DIY активно используют платы Arduino, Raspberry Pi и др.

После того, как в дронах появились камеры, передающие видеопоток прямо в телефон, видео-очки или ноутбук, популярность персональных БПЛА взлетела до небес. На Хабре опубликована масса материалов о персональных дронах — самых разных моделях.

Самодельный дрон из подручных материалов

Полностью самодельная конструкция квадрокоптера
Полностью самодельная конструкция квадрокоптера

Сделать квадрокоптер такого типа, с нуля, относительно несложное занятие. Многие его части можно выполнить из подручных материалов. В нем не много элементов конструкции, которые обеспечивают функциональность аппарата:

  1. Несущая рама. Собственно, «корпус», к которому крепятся двигатели с подъемными винтами, аккумуляторы, системы управления, контроллер и подвесное оборудования. Может быть как покупной, так и изготовленной самостоятельно из дерева, ПВХ труб, пластмассы или алюминия. Единственные к ней требования – легкость и прочность.

Конструкция рамы бывает Н и Х образной для четырех винтов, или многолучевой с большим их количеством.

  1. Подъемные винты. Приобретаются уже готовые или изготавливаются самостоятельно. Могут обладать любым количеством лопастей и углами их наклона. Каждый вид конфигурации пропеллера дает свои плюсы и имеет определенные минусы. К примеру, большее количество лопастей приведет и к увеличению расхода батареи, но тяговая функция у них лучше.

В процессе полета, вращение винтов происходит в разных направлениях, чтобы избежать эффекта авто раскрутки аппарата.

Противоположное вращение винтов коптера
Противоположное вращение винтов коптера
  1. Сами двигатели, по количеству лучей квадрокоптера. Мощности каждого из них должно хватать для необходимой скорости раскрутки винта с целью возникновения подъемной силы у дрона. Существуют редукторные, без коллекторные и щеточные варианты. Первые обеспечивают большую скорость раскрутки, но греются в процессе работы. Вторые считаются лучше подходящими для беспилотников. Третий вариант наиболее дешев, но и достаточно часто выходит из строя из-за износа щеток на коллекторе.
  2. Полетный контроллер. Основное управляющее устройство БПЛА. В своей сущности он – мини компьютер, поддерживающий необходимую частоту оборотов на каждом винте, чтобы не допустить перекосов аппарата. Он же управляет процессом перемещения, замедляя винты одной стороны квадрокоптера и ускоряя другую, чтобы добиться небольшого угла наклона дрона в ту сторону, куда требуется произвести движение. Информацию о текущем положении он получает от специализированных сенсоров – GPS, компаса и акселерометра.
    В самодельных конструкциях можно использовать Arduino или любой другой универсальный микроконтроллер с дополнительными модулями необходимых датчиков.
Контроллер полета дрона
Контроллер полета дрона
  1. Электронный регулятор скорости (ESC). Посредник между контроллером и двигателем. Именно он задает необходимое питание для нужной скорости вращения.
  2. Приемник и передатчик. Первый устанавливается в дрон для получения команд от оператора с земли. Второй — в пульт, оснащенный двумя джойстиками, с помощью которых и управляют квадрокоптером. Полученные сигналы преобразуются в команды для контроллера, который уже обеспечивает последовательность действий по их выполнению.
  3. Защита винтов. Казалось бы, второстепенная вещь, но без этого кожуха вокруг пропеллера, при любом столкновении он выйдет из строя.
    Некоторые варианты несущей рамы подразумевают такое расположение винта, которое убережет его при аварийной ситуации. В таких случаях отдельная защита не нужна.
Защиты винтов дрона
Защиты винтов дрона
  1. Аккумуляторная батарея достаточной емкости, чтобы обслуживать питание всех компонентов летательного аппарата в течение требуемого времени. Для этой части устройства очень важен вес, который непосредственно зависит от ее типа. К примеру, литиевый намного легче, сравнительно с аналогичным той же емкости на основе свинца.
  2. Навесное оборудование. Самая «вкусная» часть квадрокоптера. Непосредственно от него зависит сфера применения летательного аппарата. Конечно же, как и для всего установленного, тут важен вес.
    Кроме того, обязательно нужно уделить внимание потребляемой мощности навесным оборудованием, обеспечив необходимую подачу энергии от отдельного источника или увеличив емкость центрального аккумулятора БПЛА.
    В качестве добавочных устройств зачастую используются различный крепеж для транспортировки грузов или видеокамеры с передатчиком изображения.

Самодельный квадрокоптер

Можно, конечно, купить дрон в сборе, но это не так интересно, как создать его своими руками, пусть уже и из готовых комплектующих, поставляемых наборами от производителя. К тому же, далеко не каждая готовая сборка будет соответствовать нуждам покупателя.

Самый захватывающий вариант получения квадрокоптера – индивидуальный расчет конфигурации и подборка соответствующих ему комплектующих, с монтажом всего этого в одну конструкцию. Приобрести же необходимые элементы можно, к примеру, на торговой площадке E-Bay или AliExpress, сделав заказ через интернет.

Использование дронов на законных основаниях
Использование дронов на законных основаниях

Один из нюансов, учитываемый при изготовлении самодельного квадрокоптера, – ограничения, введенные законодательно на сверхлегкие летательные аппараты. К которым относятся и дроны.

В сущности, они касаются только документальной регистрации квадрокоптеров весом свыше 250 грамм. Если аппарат имеет большую массу, но меньшую 30 килограмм, то ему требуются разрешительные бумаги от Федерального агентства воздушного транспорта. Получить их можно и по почте, отправив фотографию беспилотного летательного аппарата и его характеристики в Росавиацию.

Строим квадрокоптер. часть 1. детали.

Сфера применения

Использовать quadrocopter можно и для серьезных целей. Оснащенный видеокамерой и передатчиком, он может передавать изображения с воздуха отслеживаемых объектов. К примеру, местонахождение голов скота на пастбище или состояние крыш и высоких памятников.

В его силах разведывать ледовые или сплавные заторы рек, передавать информацию о пробках и ситуации на дорогах. квадрокоптер используется и при лесных пожарах, давая обзор направления движения огня. В общем, везде, где есть необходимость получения панорамной картинки с высоты – он первый помощник. Включая сферы спасения жизни и поиска людей.

Из остальных очевидных методов применения дрона – переноска им по воздуху каких-либо грузов. Летательному аппарату не страшны плохие дороги или их полное отсутствие, а удаленное управление позволяет использовать его в любую погоду без риска для жизни пилота.

Квадрокоптер с грузом
Квадрокоптер с грузом

Есть и не очевидные способы применения квадрокоптеров. К примеру, в некоторых крупных торговых центрах летательные аппараты подобного типа производят замену ламп освещения под потолком. Захват выполняется в специальный держатель, после чего дрон вращается, выкручивая светильник, и транспортирует его на землю.

Требования к бпла

А также два противоречащих друг другу требования:

Степень автономности в идеале хочется фантастическую: дрон сам летает по заранее спланированному маршруту, загружает фото на сервер, ПО на сервере выявляет дефекты по фото и формирует заявку ремонтной бригаде с координатами мест проведения работ. Сам дрон не должен требовать к себе внимания человека до окончания рабочего ресурса какой-нибудь детали, например, аккумулятора или подшипников.

Понятно, что эта задача не на один год, но я начну, а кто-нибудь, может быть, подхватит и продолжит.

Для примера, готовые промышленные варианты автономных комплексов: раз, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, десять, одиннадцать, двенадцать, тринадцать, четырнадцать.

Эволюция идеи

Одним из первых таких дронов стал «Автоматический аэроплан Хьюитта-Сперри», созданный в 1917 году. Правда, он не имел радиоуправления, для полета по заданному курсу его создатели настраивали гироскопы (на борту их было два). О том, как все это работало, информации практически не сохранилось. Но зато есть фотография автоматического аэроплана.

Первым боевым дроном стала «воздушная торпеда Кеттеринга», разработанная во время Первой мировой войны.

Говоря о дронах, не стоит забывать о квадрокоптерах, которые тоже далеко не новинка. Первые прототипы (правда, пилотируемые) были разработаны еще в 20-х годах прошлого века. Над созданием устройств такого типа работали сразу два человека. Первый — это конструктор Георгий Ботезат, живший в США и французский инженер Этьен Эмишен.

Коптеры того времени смогли поучаствовать лишь в тестовых полетах без дальнейшей практической реализации. Как оказалось, системы имеют три главных недостатка:очень сложная трансмиссия, которая должна передавать крутящий момент с двигателя сразу на все роторы. Она работала, но часто ломалась.

Аппараты никак не были стабилизированы в воздухе, поэтому малейшее дуновение ветерка могло вывести летательный аппарат из строя.

Слишком большое число пропеллеров (Эмишен предложил восемь), плюс недостаточная маневренность. Так, коптер Георгия Ботезата мог более-менее нормально передвигаться только при наличии ветра определенного направления и силы.

В 30-х годах прошлого века серийно производился дрон DH.82B Queen Bee. Он представлял собой биплан, разработанный на основе двух летательных аппаратов — DH.60 Moth и DH.82 Tiger Moth. В качестве управляющей аппаратуры служил передатчик на вакуумных электронных лампах и электромеханических реле. Этот дрон был военным, но использовался не в боях, а в учениях — летчики отрабатывали на них приемы воздушного боя.

Немецкие самолеты-снаряды вроде «Фау-1» тоже являются дронами, их относительная успешность дала толчок развития не только ракетной техники, но и автономных летательных аппаратов.

Далее дроны применялись, в основном, военными. Среди прочих моделей стоит указать самолет-разведчик Ryan Model 147E, разработанный в США и применявшийся во Вьетнаме, советские дроны Ту-123, Ту-141 и Ту-143. Все это — крупногабаритные летательные аппараты, размеры которых примерно такие же, как и у самолетов с сопоставимой функциональностью.

Из чего состоит квадрокоптер? Устройство дрона: обзор для новичков
Самолет-разведчик Tу-143

В 1982 году вступили в дело радиоуправляемые дроны, разработанные израильтянами. Они использовались в ходе Ливанской войны. Чаще всего применялись IAI Scout и Tadiran Mastiff. Их разработали «с нуля», это уже не были переделанные под автономный полет самолеты.

Ну а потом другие страны, включая США, стали производить сверхсовременные военные дроны вроде MQ-1B Predator и MQ-9 Reaper, способные передавать данные наблюдения в режиме реального времени. Некоторые модели таких дронов умеют и стрелять по цели, причем ракетами.

Примерно со второй половины 20 века активно стало развиваться и такое направление, как бытовые радиоуправляемые дроны. Изначально это были сплошь DIY-модели, которые представляли собой имитацию самолетов. Но затем бизнес, видя востребованность радиоуправляемых летательных аппаратов, взял инициативу в свои руки.

Этика и безопасность как часть истории

Появление камер и персональных дронов, которые способны отдаляться от оператора на многие километры, подняло ряд вопросов об этической стороне работы с «домашними» БПЛА. Ведь любой желающий теперь мог заглянуть в окно соседа, или окно соседней компании, направляя аудио- и видеопоток прямо на свой телефон или компьютер.

Дроны падали на головы зрителям на спортивных стадионах, создавали угрозу пассажирским самолетам и промышленным объектам. Дрон — практически идеальный инструмент для любителя подглядывать, шпиона (коммерческого или государственного), анархиста и т.п.

В итоге во многих странах законодатели стали спешно принимать новые законы, регулирующие продажи и эксплуатацию дронов. В каждой стране свои законы, но в большинстве случаев владельцам дронов запрещается снимать людей без явного их согласия, БПЛА нельзя использовать рядом с аэропортами, вокзалами, объектами военного и промышленного значения.

В России получение разрешение на съемку с мультикоптера обязательно. При нарушении правила на виновника может быть наложен штраф в размере 3–50 тыс. рублей. Да и для получения разрешения на полеты необходимо получать разрешение. Для этого требуется:

Пилотирование дронов в РФ регулируется такими документами:

В России разрешены такие модели БПЛА:


Syma,

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector