Квадрокоптер — что это такое? Принцип работы, применение, история, фото и видео с коптерами.

Как выбрать квадрокоптер, какой квадрокоптер лучше купить, дрон с видеокамерой для начинающих

Содержание:

Беспилотники используют для работы, развлечений, соревнований. Начинающему пилоту нужно определиться, для чего ему нужен дрон.

  1. Игрушки — это микро и мини аппараты, помещающиеся на ладони или размер рамы, которых не превышает 170-250 мм. Совершают непродолжительные полеты по 7-10 минут в помещении и на улице. Летают на расстояние до 50 метров. Развивают скорость до 30 км/ч. Умеют делать флипы, интеллектуальных режимов полет нет. Некоторые квадрокоптеры делают без камеры или ставят оборудование невысокого разрешения. (представители — Syma x13, DHD D1). Подходят детям от 5 лет, взрослым для развлечения или в качестве первого дрона.
  2. Для гонок. Размер рамы — 250-330 мм. Вес — 500-700 граммов. Оборудуется специальной видеокамерой — First Person View для полетов от первого лица. Квадрокоптер на мощном моторе развивает до 260 км/ч. Дальность — 100 м-1 км. Время полета — 6-12 мин. Для управления используется многоканальный пульт, смартфон в связке с видеоочками или шлемом для FPV. Приспособлен для выполнения сложных фигур пилотажа, участия в спортивных соревнованиях.
  3. Для съемок. Небольшие по размеру квадрокоптеры с емким аккумулятором летают на расстояние до 8 км от оператора. Могут находиться в воздухе от 12 до 45 минут на одном заряде. Скорость — до 70 км/ч. На борту установлено фото-, видеооборудование для аэросъемок в хорошем качестве — HD, Full HD, 2K, 4K. Для удобной транспортировки конструкция может быть складной. Подходят для селфи, любительской и профессиональной съемки разных мероприятий, путешествий. Могут использоваться организациями для наблюдения за состоянием объектов, спасения людей, обнаружения источников возгорания.
  4. Коммерческие дроны. Тяжелые модели с рамой более 550 мм, весом 2,5-6 кг. Чем больше в них двигателей, тем устойчивей они в полете. На их количество указывает числительное в начале названия — три-, квадро- (четыре), гекса- (6), окто- (8). Рассчитаны на установку камеры с хорошей оптикой, другого оборудования. С них ведут профессиональную фото-, видеосъемку, используют в киноиндустрии (пример, DJI Inspire 1). Большие аппараты доставляют грузы, перевозят почту, работают в разных отраслях промышленности. Время полетов — до 60 мин., дальность — до 15 км, скорость — до 110 км/ч.

Коптеры имеют разные конструкции, оснащенность и набор опций. Ниже мы собрали ТОП-6 критериев, влияющих на выбор:

1. Конструкция — цельные или складные. Для селфи, путешествий удобны квадрокоптеры трансформеры, которые помещаются в сумку.

2. Аккумуляторы — источник питания аппарата. Основные критерии стабильной работы — емкость, токоотдача, вес. Большинство серийных моделей дронов работают на литий-полимерных аккумуляторах (LiPo). Плюсы — отсутствие эффекта памяти, малые токопотери, широкий диапазон рабочих температур (до 40 градусов). Минусы — небольшое число рабочих циклов — 800-900. Батарея по размеру должна помещаться в аккумуляторный отсек коптера. При этом вес беспилотника вместе с источником питания не должен быть больше его взлетного веса, указанного в инструкции, иначе снизится управляемость. Выходное напряжение влияет на скорость вращения мотора, а значит, и на скорость дрона. Токоотдача указывает на скорость разряда батареи. Аккумуляторы малой емкости обычно разряжаются быстрее, но с увеличением емкости увеличивается вес и размер батарейного блока.

3. Двигатели. На игрушках и бюджетных моделях производители ставят коллекторные моторы. Преимущества — небольшой вес, невысокая стоимость, простота ремонта. Коллекторные двигатели плавно разгоняются и замедляются, что подойдет для обучения и несложных полетов. Более дорогие бесколлекторные моторы (БК) обладают высокой скоростью вращения, лучше защищены от внешних воздействий. Опытным гонщикам и для профессиональной съемки лучше выбрать квадрокоптеры с надежными и эффективными бесколлекторными двигателями (БК), которые обеспечивают хорошую дальность, высокую скорость.

Основные характеристики двигателя:

  • мощность — чем выше показатель, тем быстрее кончится заряд в батарее;
  • вес — чем больше вес, тем мощнее, и, как правило, медленнее работа;
  • КПД — для БК двигателей норма — 90%, для коллекторных — 70%;
  • тяга — подъемная сила. Приблизительно рассчитывается по формуле — вес БПЛА х 2/ количество моторов.

4. Управление — с пульта, смартфона, жестами. Для обучения основам управления и детских игрушек отлично подойдет 2, 3-канальный пульт радиоуправления с минимальным набором возможностей — вверх/вниз, вперед/назад, повороты. 4-х каналов достаточно для развлечений — газ, тангаж, рыскание, крен. Для управления подвесом камеры, полета по GPS, транспортировки грузов и других вспомогательных опций берут передатчик с числом каналов больше трех (многоканальные). На дисплей многоканальных пультов транслируются важные данные. Передатчик можно настроить сразу на несколько моделей, запрограммировать нужные функции. Управление дроном через Wi-Fi соединение со смартфона или планшета удобно тем, что не требует дополнительной аппаратуры. Однако сеть Wi-Fi, работающая на частоте 2,4 GHz, обеспечивает небольшую дальность сигнала не более 50-60 метров. Даже на таком расстоянии связь может потеряться из-за помех — высоких домов, деревьев, через которые сигнал не пробьется. У вас не получится полетать со шлемом VR, насладиться полетом first person view. Зону покрытия сети можно увеличить с помощью усилителя сигнала Wi-Fi. Такая система будет работать при условии, что коптер управляется со смартфона. При управлении жестами аппарат распознает лицо, руки пилота. Запрограммированный набор жестов активирует определенную функцию дрона — взлет, возврат на место, следование за пилотом, селфи.

Смотрите про коптеры:  Делаем простой кораблик с моторчиком

5. Камера. Если хочется просто полетать или научиться азам управления дроном, достаточно оборудования с низким разрешением 0,3-0,5 мР или вообще без него. Если вы хотите записать увиденное, поделиться им в соцетях или использовать в каком-нибудь проекте, нужна более качественная аппаратура. Например. FPV камера (first person view) передает картинку без сохранения изображения, что используется в полетах от первого лица или в гоночных коптерах. Цифровые камеры — HD, Full HD, 4K, 5K выдают снимки и видео отличного качества. Зеркалки — профессиональная съемка с высоким разрешением.

6. Датчики. Стандартный набор — гироскоп, барометр, компас, акселерометр для стабилизации. В продвинутых квадрокоптерах стоят датчики глобального позиционирования для работы через спутниковые системы GPS/ГЛОНАСС, что позволяет использовать интеллектуальный (автоматический) режим полета — следование за объектом или по заданному маршруту, зависание в одной точке, автоматический взлет и возвращение на старт при потере сигнала или разрядке батареи. Датчики столкновения с препятствием реагируют на помехи за 30 метров, останавливая дрон и меняя направление движения.

В рейтинге потребительских квадрокоптеров первые строчки занимают аппараты с камерой (76%). На гоночные беспилотники приходится всего 1%, поскольку они собираются под конкретные задачи пилота. По исследованиям Wordstat в обзорах рынка дронов лидируют производители DJI, у которых почти полностью отсутствует любительский и бюджетный сегмент.

Советы новичкам:

  1. Чтобы поиграться, освоить азы управления не стоит тратить больше 100 долларов на аппарат. Такие коптеры, как QS UAV, JD-JQ-S320WO, — недорогие, максимально простые в управлении, обладают достойным набором функций и практически неубиваемые. Если хотите серьезно заняться аэросъемкой, лучше взять FX-22G с камерой Wi-Fi 720P/1080P.
  2. Внимательно смотрите комплектацию. Коптеры продаются полностью собранными (Ready to Fly) или, как комплекты для самостоятельной сборки перед запуском (ARF). Для начинающего пилота лучшие выбрать — RTF-комплекты и с пометкой «для начинающих».
  3. Выбирайте модели с емкими или сменными аккумуляторами, чтобы увеличить время работы на одном заряде или быстро их менять.
  4. Новички часто роняют квадрокоптер, бьются о преграды (краши). Защита убережет лопасти от поломки.
  5. На микро и миниквадриках тренироваться неудобно. Легкие аппараты бюджетного сегмента из-за маломощного мотора и отсутствия стабилизации могут летать на улице только по квартире или в безветренную погоду.
  6. Не берите компактные пульты управления — лучше учиться на полноразмерном пульте. Не гонитесь за многофункциональным ДУ. Вначале потренируйтесь с небольшим количеством переключателей и кнопок, чтобы пальцы привыкли к стикам.
  7. В среднеразмерных коптерах легче контролировать, где зад и перед, они не улетят из вида на улице. Для ветреной погоды берите квадрокоптер с 4-,6-осевым гироскопом, который позволит более уверенно держаться в воздухе и избежать столкновений с препятствиями и падений.
  8. На квадрокоептерах среднего размера, в основном, стоят коллекторные движки. Рекомендуем заранее купить запасные, чтобы быстро заменить низкоресурсный мотор в случае его выхода из строя.
  9. Полезные фишки, упрощающие обучение новичку. Автовозврат на точку взлета, чтобы не потерять беспилотник. Headless mode — безголовый режим для правильной ориентации в пространстве. Несколько скоростей, чтобы улучшить управление и изменить полетный режим.
Смотрите про коптеры:  Как выбрать радиоуправляемую модель?

Примеры бюджетных квадрокоптеров для начинающих:

  • Syma X5C — внешне похож на дорогие беспилотники, адаптирован к полету на улице, время 7 минут. Хорошая управляемость, умеет делать флипы. Аппарат готов к полетам прямо из коробки;
  • MJX X400 — видеокамера 0,3 Мп Wi-Fi для простых полетов от первого лица. Картинка выводится на смартфон/планшет с установленным мобильным приложением. Летает на 100 м, максимальное время — 8 минут;
  • HC655W — неубиваемый квадрокоптер с защитной решеткой, видеокамерой Wi-Fi 480P. Радиус действия — 50 м, время полета на одной батарее — 5 мин.

Что такое Drone Racing? Гонщик надевает FPV очки, на которые с камеры дрона в режиме реального времени транслируется видео. FPV дрон-трек — полоса препятствий, которую пилот должен пройти, как можно быстрее. В рейсинге участвуют профессиональные квадры, в корне отличающиеся от потребительских аппаратов — они обладают улучшенными аэродинамическими свойствами, адаптированы для скоростных полетов. Например, Drone Racing League DRL X в 2020 установил рекорд (занесен в Книгу рекордов Гиннеса) — пролетел со скоростью 264 км/ч.

В отличии от квадрокоптера для аэросъемки где должна быть хорошая камера и дальность управления. В дроне для гонок важен размер рамы, контроллер полета, мощность мотора.

Как правило, настоящую гоночную модель каждый спортсмен собирает вручную, прощупывая каждую деталь, выверяя ее параметры и технические возможности.

Что важно для гоночного квадрокоптера:

  • вес не более 500-750 граммов. На дронах нет таких фишек, как GPS-датчики, интеллектуального режима полета, систем безопасного возвращения. Эти полезные в обычной жизни функции принесены в жертву ради облегчения веса конструкции;
  • мощный двигатель. KV — не меньше 1000 оборотов в минуту на 1 Вольт напряжения (в обычных моделях он 2000-2400). KV — важный показатель скорости вращения вала мотора в зависимости от напряжения батареи без нагрузки на двигатель;
  • лопасти. Слишком большие увеличивают скорость разряда аккумулятора, маленькие — не дадут мотору раскрыться на полную мощность. Для рамы 250 используют обычно 6-дюймовые винты, для 350 — 7-дюймовые. Для гонок идут крабоновые высокопрочные пропеллеры. Специальная форма лопастей повышает маневренность коптера;
  • аппаратура передачи данных. На борту гоночного квадрокоптера ставится FPV-система — камера и видеопередатчик, которые передают картинку на очки, шлем, планшет или смартфон/компьютер.

В съемочных дронах на первом месте стоит оптика. Для любительской съемки оптимальный вариант — камера не менее 5 мегапикселей. При просмотре видео на ноутбуке 15 дюймов разница между картинкой Full HD и 4К практически не видна. Так же качество съемки зависит от FPS (количество кадров в секунду), FOV (угол обзора), оптического зума (функция приближения-отдаления объекта при смене экспозиции), фокусного расстояния.

В полете возникают колебания и вибрации, ухудшающие качество картинки. Подвесы (рычаги, соединяющие раму и оборудование) стабилизируют положение камеры. Наиболее качественная съемка получается с карданными подвесами на электроприводе, которые устанавливаются на профессиональные и полупрофессиональные аппараты большого формата. На коптерах класса мини и маленьких аппаратах нет места для серьезной камеры и подвесов, что отрицательно сказывается на качестве отснятого материала. Хотя есть и исключения, например, DJI Mavic Pro — размер рамы до 200 мм, складная конструкция, умные режимы полетов, управление жестами, камера разрешением 12 мП на трехосевом подвесе. Аппарат держится 25-27 минут, поднимается на высоту до 5 км.

В квадрокоптерах с видеокамерой для новичков интеллектуальный режим в виде функции автовозврата, облета препятствий и других опций увеличивает цену аппарата, но зато сохранит беспилотник и дорогостоящее оборудование.

Другие статьи

Что такое и зачем он нужен?

Квадрокоптер – англоязычный термин, дословно переводимый на русский, как «четырехвинтовой вертолет». Но что это означает на практике? По сути, это беспилотник (летательный аппарат на ДПУ), оснащенный четырьмя винтовыми пропеллерами. Управление осуществляется посредством специального RC-пульта с земли.

На большинстве современных моделей дронов установлены миниатюрные видеокамеры, обеспечивающие возможности съемки в фото- и видеоформате с воздуха.

Как только первые квадрики появились на прилавках магазинов беспилотной техники на радиоуправлении, их цена едва ли могла привлечь обывателя. Но со временем стоимость таких гаджетов продолжала стремительно падать (собственно, она продолжает падать со времен своего появления до сих пор, а ценовой диапазон – расширяться до бесконечных пределов). Сегодня они доступны многим людям со средним достатком.

Смотрите про коптеры:  Как сделать летающий самолет - чертежи, проекты и уникальные модели (85 фото)

Появились и квады с камерой, которые стали настоящим бумом среди широких масс любителей БПЛА. Таким образом, сфера их применения существенно развернулась по всем фронтам, привлекая внимания людей всех возрастов, от школьников и дошколят, до людей пенсионного возраста, любителей и профи в сфере беспилотных полетов, любителей спортивных состязаний на мультикоптерах, журналистов, блогеров, репортеров и даже представителей военно-разведывательных структур.

Современные технологии дроностроения шагнули далеко вперед в последние годы. Но в большинстве случаев на вопрос о том, что такое коптер и каково его предназначение, люди склонны отвечать – это гаджет для развлечения и захватывающих любительских съемок с высоты.

Headless mode, что это? рассмотрим подробнее

Функция помогает новичкам не растеряться в полете, у которых главная проблема — это большая сложность определить, где у квадрокоптера перед, а где зад и правильно вести его в воздухе. Именно невозможность определить, где именно перед квадрокоптера, создает большие проблемы с тем, что начинающий пилот неправильно управляет дроном и он начинает лететь совсем не туда, куда по задумке хочет полететь пилот.

Headless mode (режим) — переводится как «без головы» или безголовый режим. Это режим, благодаря которому новички могут без проблем управлять квадрокоптером в любом направлении, потому что функция будет контролировать текущее положение квадрокоптера относительно пульта управления.

Простыми словами, неважно, куда направлен перед квадрокоптера, поэтому, наклоняя стик на пульте для наклона квадрокоптера вправо — дрон наклонится или повернет вправо. Квадрокоптер в «безголовом режиме» (Headless mode) будет поворачивать относительно вашей текущей позиции, а не своей, но не будет этого делать, когда режим отключен и в таком случае, если дрон будет лететь передней частью к вам навстречу, а вы наклоните стик вправо, то дрон повернет влево.

Ниже мы сделали наглядную иллюстрацию, как себя будет вести квадрокоптер в режиме Headless и без него, так вам проще понять, что режим Headless:

Режим Headless (mode) что это и как работает
Пример работы в режиме Headless и без него

. 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.

. Камера

В этом отношении наблюдается некоторое разнообразие. Если первые дроны поставлялись без камер и в лучшем случае имели некоторые аксессуары для крепления обычных камер, используемых на земле, то теперь ситуация изменилась. Часть дронов поставляется во встроенной камерой (яркий пример:

серия Mavic, Spark, Ryze Tello). В других случая беспилотник может быть оборудован подвесной камерой, которую можно снимать (и даже устанавливать другие совместимые) или же вы можете купить коптер без камеры, к которому можно позже докупить штатную подвесную камеру.

Фильм “Riders”, снятый с помощью квадрокоптера DJI Inspire 2 и подвеса с камерой DJI Zenmuse X7, – один из ярких примеров динамичной воздушной съемки

Посадочное шасси

Наличие шасси у беспилотника не всегда обязательно. Некоторые небольшие модели сконструированы таким образом, чтобы можно было без проблем приземлиться на нижнюю панель или что-то вроде нее. Другие модели, и их большинство, оснащаются различными вариантами шасси.

У кого-то они напоминают вертолетные лыжи, у других замысловатые “ножки”. Все зависит от конкретной модели, ее назначения и оснащения. Например, беспилотники, использующиеся для воздушной съемки, а значит, оборудованные подвесной камерой, как правило, получают высокое шасси с большим клиренсом.

А вот у дронов серии Inspire и Mavic шасси представляют собой что-то вроде ножек, установленных под двигателями на концах “рук” рамы. При этом из-за низко расположенной камеры шасси Inspire при посадке опускаются ниже, а в полете немного поднимаются вверх, улучшая при этом обзор для камеры.

Назначение дрона и возможность подвесить дополнительную полезную нагрузку под нижней панелью (например, камеру или груз), влияют на технические решения для шасси. В одних случаях они делаются фиксированными (как у той же серии Phantom), а в других случаях шасси могут убираться, предоставляя камере обзор на 360 градусов, что важно для специализированных беспилотников (для инспекции, пожаротушения, поиска и спасения и т.п.).

Электронные регуляторы скорости (Electronic Speed  Controllers / ESC)

Электронный регулятор скорости (ESC) (другие названия: электронный регулятор скорости, электронный регулятор хода) представляет собой электрическую цепь, которая призвана контролировать скоростной режим беспилотника (впрочем, и других типов летательных аппаратов, так как это устройство в различных модификациях есть и у самолетов).

Схема работы электронного регулятора хода предполагает подачу (на входе) напряжения с батареи и поступление сигналов с полетного контроллера (бортового компьютера дрона). А вот на выходе от регулятора поступает на привод управляющее напряжение. Отсюда понятно, что регуляторы хода должны быть совместимы с полетным контроллером, когда проектируется и собирается конкретная модель беспилотника.

О регуляторах можно рассказывать долго, а их важность для беспилотников бесспорна. Об этом говорит тот простой факт, что современные дроны полностью зависят от этого вида устройств для нормального полета и выполнения всех задач, которые ставятся перед конкретным видом летательного аппарата.

Поэтому DJI и другие производители дронов на электрической тяге много работают над совершенствованием электронных регуляторов хода. При выходе каждой новой модели беспилотника DJI старается внести усовершенствования и в ESC, о чем обязательно информирует будущего потребителя, например, о снижении энергопотребления и более высокой производительности.

Где же устанавливаются электронные регуляторы ходы? Как правило, эти устройства располагают в раме летательного аппарата. У дронов DJI они, как правило, располагаются в “руках” ближе к двигателям. Многие современные модели беспилотников оснащаются достаточно продвинутыми ESC, которые могут работать в различных режимах.

А это невозможно без качественного программного обеспечения (прошивки). Прошивка должна регулярно обновляться для исправления ошибок в кодах управления, а также для повышения эффективности работы устройства (снижения потребления тока и т.п.). Если вы приобретаете одну из моделей коптера бренда DJI, то вам не придется принудительно обновлять ПО, потому что при выходе новой версии прошивки, все происходит в автоматическом режиме. Поэтому вам лично не придется вносить какие-либо изменения в работу ESC.

Модуль спутниковой навигации (GPS, ГЛОНАСС, Бэйдоу).

Многие современные беспилотники оснащаются модулями спутниковой навигации. Чаще всего это модуль GPS, однако на многих последних дронах от DJI можно встретить двойную систему навигации, которая может включать комбинации GPS и ГЛОНАСС или же GPS и Бэйдоу.

Модуль (или комбинация модулей) спутниковой навигации обеспечивает бортовой компьютер дрона данными о местонахождении аппарата (долгота, широта и высота). Подобная, достаточно сложная, система навигации необходима прежде всего специализированным беспилотникам, которые выполняют полеты на большие расстояния и/или выполняют достаточно сложные задачи в области безопасности, военные задачи или работают в сфере промышленности.

Однако задачи модуля спутниковой навигации вышеописанными не ограничиваются. С его помощью летательный аппарат не только ориентируется в пространстве во время полета, но и может в автоматическом режиме точно приземлиться на “базу”, даже если его визуальные датчики и штатная камера не работают, а связь с пультом дистанционного управления утеряна. Таким образом, модуль спутниковой навигации поможет обеспечить безопасность полета.

Вы разобьёте свой квадрокоптер

Аварийность дронов чрезвычайно высока. У меня в заметках есть чеклист из 10 пунктов, который я заполняю перед каждым полётом. И всё равно я никогда полностью не уверен, что всё пройдёт гладко.

По стабильности софта, по автономности, по качеству материалов дроны сейчас похожи на Android-смартфоны 5-6 летней давности (ну или на нынешнюю iOS).

Квадрокоптер в любой момент может перестать стримить видео на смартфон. У него может заглючить батарея. Он может потерять связь со спутниками. На него могут повлиять магнитные поля и постороннее излучение. Он может просто сойти с ума и полететь, куда ему вздумается.

Сенсоры, которые в теории берегут коптер от столкновений, по факту бесполезны. На DJI Mavic Pro они только спереди и снизу. То есть там, где вероятность столкновения наименьшая. Неопытный пилот вряд ли предотвратит аварию, вызванную техническими неполадками, а опытными пилотами становятся только после падений.

Помимо проблем с софтом и железом, бывают и просто просто ошибки пилотирования. Управлять дроном почти так же сложно, как и автомобилем. Влететь в ветки, запутаться в проводах, влупиться в кран — это всё классика жанра. Чтобы исключить такие ситуации, надо летать очень примитивно.

Смиритесь, рано или поздно квадрокоптер разобьётся. Не стоит брать его на последние деньги, даже если вы планируете им зарабатывать.

Для чего нужен квадрокоптер

Активное развитие и внедрение коптеров в гражданскую среду, привели к росту вариантов использования:

  1. Пассажирские перевозки — так, в Дубаи, на международном саммите была продемонстрирована модель беспилотного такси Ehang 184, которое может находиться в воздухе около 30 минут за один полёт. По сути это одноместный восьми-роторный аппарат, который лишен каких-либо органов управления, т.е. фактически человек летит в этом аппарате в качестве пассажира, а не пилота. В небольшой кабине располагается кресло и планшет с сенсорным экраном, используя который вы можете указать пункт назначения. В 2020 году первый тестовый полет совершило аэро-такси Vahana компании Airbus. В феврале этого же года, сообщили о секретном аэро-такси Joby Aviation, стартап проекта уже привлек 100 млн долларов.
  2. Хозяйственная деятельность — дроны берут на себя отдельные функции авиации: проведение аэросъёмки или других видов сбора данных, нужных для сельского хозяйства, контроля ситуаций на дорогах и в любых удалённых участках. С их помощью отслеживают пути миграции животных, находят затерявшиеся суда, выявляют уровень гидрометеорологической опасности, проводят обследование линий электропередач.
  3. Развлекательные / спортивные шоу — такие аппараты чаще всего оснащаются несущими винтами и являются подобием вертолётов, а не самолётов. Данная конструкция наиболее рациональная, поскольку не требует наличия взлётно-посадочной полосы. Развлекательное использование БПЛА недавно расширилось воздушными гонками. Чаще всего для них используются модели самостоятельной сборки или существенно переработанные готовые. В результате они получают возможность набирать скорость выше 150 км/ч, но относятся к аппаратам с малыми габаритами. Отметим, что стартап Alauda Racing запустил на платформе Kickstarter сбор средств на первые в мире гонки на пилотируемых мультикоптерах, которые планируются в 2020 году.
  4. Профессиональная или любительская фотосъемка — все современные модели оснащаются высококачественной камерой и позволяют делать восхитительные снимки там, куда человек не смог бы никогда добраться самостоятельно.
  5. Грузовые перевозки — в 2020 году компания Amazon провела испытания по доставке посылок с помощью коптера и подала заявку на технологию доставки груза при помощи парашюта. В последние месяцы активно появляются новости с концептами больших грузовых беспилотников, способных перемещаться на высоких скоростях и перевозить до нескольких тонн. Как, например, модель Draco-2 компании Sabrewing Aircraft и тестовая сборка компании Boeing.

Из истории создания квадрокоптеров

Своим появлением квадрокоптер (квадрон, как называли его в первой половине XX века) обязан российскому авиаконструктору Георгию Александровичу Ботезату. Правда, профессор Петроградского университета создавал его в США, где он тогда жил и трудился. Работу ученого финансировали ВВС Соединенных Штатов.

В 1922 году появился первый квадрон, который не только поднялся над землей и оставался какое-то время в воздухе, но и поднял груз весом более четырехсот килограммов. Однако гениальное изобретение профессора Батезата оказалось преждевременным. В те годы на летательных аппаратах использовались лишь двигатели внутреннего сгорания, а потому на квадрон можно было «посадить» всего один мотор, который передавал крутящий момент всем четырем винтам посредством довольно сложной трансмиссии.

Время квадрокоптеров наступило лишь в XXI веке, когда они (мультикоптеры, дроны, беспилотники, БПЛА) стремительно вошли в нашу жизнь и стали широко применяться не только в армии или для иных государственных нужд, но и в быту. Благодаря уникальным возможностям и ценовой доступности «карманные» квадрокоптеры используются сегодня для съемки различных мероприятий, а также для «присутствия» в таких местах, куда человеку практически невозможно добраться.

Из каких элементов состоят квадрокоптеры?

Концептуально радиоуправляемый коптер состоит из двигателей, регуляторов оборотов, лопастей, рамы, полетного контроллера, батареи, радиоприемника и передатчика. На самом деле в нем гораздо больше модулей, о которых мы поговорим чуть ниже.

Схема подключения квадрокоптера

Полетный контроллер — это мозг вашего аппарата, именно он отвечает за поведение в полете. Как правило, полетный контроллер представляет собой плату или небольшую коробочку с микросхемой внутри.

Современные полетные контроллеры, это сложные устройства, способные обрабатывать сигналы поступающие со множества различных устройств и самостоятельно принимать решения о выборе наиболее оптимальной траектории полета, а также избегать столкновения с препятствиями. Такие контроллеры установлены на DJI Mavic Pro и DJI Spark.

Полетный контроллер

Как правило полетный контроллер состоит из четырех базовых датчиков:

  • Акселерометр или датчик угловых скоростей;
  • Гироскоп;
  • Магнитометр или компас;
  • Барометр — датчик атмосферного давления, который помогает удерживать высоту.

Управление осуществляется через радиопередатчик, он же пульт управления. Большинство передатчиков работают на частоте 2,4 ГГц, это своеобразный стандарт. Команды с передатчика поступают на радиоприемник который подключен к полетному контроллеру. Полетный контроллер обрабатывает полученный радиоприемником сигнал и передает команды двигателям.

В самом общем случае управляется коптер по 4-м каналам, которые как раз и есть упомянутые нами выше тангаж (pitch), крен (roll), рыскание (yaw) и газ (Throttle). Чтобы понять, как управляется дрон читайте основы управления квадрокоптером.

Познакомьтесь также с простейшей схемой устройства современного квадрокоптера:

Калибровка дрона.

Также может понадобиться калибровка дрона. Она происходит в программе DJI.

  • Перейдите в «настройки контроллера» и выберите «продвинутые настройки».
  • Далее «Sensors» → «Calibrate IMU».
  • Во время калибровки следует разместить дрон на ровной поверхности. Следуйте инструкции, которая будет отображаться на вашем смартфоне.

Ознакомьтесь с инструкцией, изучите советы, которые описаны выше, чтобы полёт на квадрокоптере прошёл удачно и без сбоев. Учитесь управлять дроном постепенно, чтобы не потерять устройство из виду и не сломать его. На съёмку лучше берите с собой запасные батареи.

Пока один аккумулятор будет заряжаться, вы сможете установить другой и продолжать съёмку. Даже на локации, с помощью автомобильной зарядки вы сможете зарядить батарею. Если вы хотите снять очень крутое видео, то обратите внимание на дополнительные аксессуары, например, стабилизатор DJI.

Если вы ещё не купили летательный аппарат и только собираетесь это сделать, то прочитайте статью «Какой квадрокоптер выбрать в 2020 году», чтобы разобраться в этом вопросе. В MacTime вы можете протестировать все эти устройства и взять их в аренду для съёмки своего крутого видео.

Направление двигателя для рыскания

На квадрокоптере, таком как DJI Mavic Pro или последняя версия Mavic 2 Pro, рыскание управляется правой ручкой управления на пульте дистанционного радиоуправления. Перемещение джойстика влево или вправо приведет к повороту квадрокоптера влево или вправо.

Движение на пульте передают сигналы на полетный контроллер, который отправляет данные на регуляторы скорости квадрокоптера, управляющие конфигурацией и скоростью каждого двигателя.

Чтобы увидеть, как это на самом деле работает, взгляните на диаграмму конфигурации пропеллеров выше. На схеме изображен квадрокоптер DJI Phantom 3, вид сверху с роторами, обозначенными от 1 до 4.На приведенной схеме, вы можете видеть конфигурацию двигателя квадрокоптера:

Угловой момент является вращательным эквивалентом линейного импульса и рассчитывается путем умножения угловой скорости на момент инерции. Какой момент инерции? Это похоже на массу, но только он имеет дело с вращением. Угловой момент зависит от того, как быстро вращаются роторы.

Концептуально момент инерции можно рассматривать как представление сопротивления объекта изменению угловой скорости.

Если на двигателях квадрокоптера крутящий момент отсутствует, то общий угловой момент должен оставаться постоянным, равным нулю. Чтобы понять угловое движение вышеуказанного квадрокоптера, представьте, что 2-й и 4-й ротор, имеют положительный угловой момент, а 1-й и 3-й имеют отрицательный угловой момент. Назначим каждому двигателю значение -4, 4, -4, 4, что в сумме равно нулю.

Чтобы повернуть дрон вправо, нужно уменьшить угловую скорость двигателя 1, чтобы иметь угловой момент -2 вместо -4. Если бы ничего не случилось, общий момент импульса квадрокоптера теперь был бы 2. Так вот, этого не может быть. Дрон теперь будет вращаться по часовой стрелке, так что его корпус имеет момент импульса -2.

Уменьшение вращения ротора 1 действительно привело к вращению дрона, но также вызывает проблему. Это также уменьшило тягу от двигателя 1. Теперь направленная вверх сила не равна силе гравитации, и квадрокоптер опускается.

Кроме того, тяга двигателя квадрокоптера не одинакова, поэтому квадрокоптер становится неуравновешенным. Квадрокоптер наклонится вниз в направлении двигателя 1.

Чтобы вращать дрон без создания вышеуказанных дисбалансов, необходимо уменьшить вращение двигателей 1 и 3 с увеличением вращения вращающихся роторов 2 и 4.

Угловой момент вращения роторов по-прежнему не равен нулю, поэтому корпус дрона должен вращаться. Однако общая сила остается равной силе гравитации, и дрон продолжает зависать. Поскольку нижние упорные роторы расположены по диагонали друг от друга, дрон может оставаться в равновесии.

Направление пропеллеров для вертикального подъем

Вертикальный подъем зависит от направления вращения пропеллеров. Для того чтобы дрон поднялся в воздух, необходимо создать подъемную силу, равной силе гравитации или превышающей ее. Это основная идея взлета самолетов, которая сводится к контролю восходящей и нисходящей силы.

Квадрокоптеры используют конструкцию двигателя и направление вращения винта для создания требуемой тяги, чтобы управлять силой тяжести, воздействующей на летательный аппарат.

Вращение винтов приводит к вытеснению воздуха. Все силы приходят парами (Третий Закон Ньютона), что означает, для каждой силы действия существует равная (по размеру) и противоположная (по направлению) сила противодействия. Поэтому, когда ротор толкает воздух вниз, воздух толкает ротор вверх. Чем быстрее вращаются роторы, тем больше подъемная сила и наоборот.

Дрон может делать три вещи в вертикальной плоскости: зависать, подниматься или опускаться.

Зависание на месте – для зависания, тяга четырех роторов толкает дрон вверх и должна быть точно равна силе гравитации, притягивающей его вниз.

Подъем вверх – достигается путем увеличения тяги (скорости) четырех роторов квадрокоптера так, чтобы сила, направленная вверх, была больше веса и силы тяжести.

Вертикальный спуск или падение вниз — требует выполнения полной противоположности подъему. Уменьшается тяга, чтобы сила была направлена вниз.

Подготовка к полёту на квадрокоптере.

Вы уже собрали свой дрон и готовы к полёту? На что необходимо обратить внимание перед запуском:

  • Если дрон, которым вы собираетесь управлять, весит больше 250 грамм, то в России его необходимо зарегистрировать. Подробнее об этом прочитайте в статье блога. Есть дроны, которые весят меньше, поэтому их регистрировать не следует. Если вы ещё не выбрали летательный аппарат и хотите купить качественный коптер, который не требует регистрации, то прочитайте статью о маленьких дронах.
  • Зарегистрировать квадрокоптер не так уж и сложно, а вот получить разрешение на полёт — задача куда сложнее. Если вы собираетесь запускать дрон в людных местах и управлять квадрокоптером профессионально, то следует решить этот вопрос. В других случаях выбирайте места, где вас не обнаружат.
  • Посмотрите погоду, чтобы понимать, какую локацию лучше выбрать, и где летать.
  • Перед полётом убедитесь в том, что пульт и ваше устройство заряжены. Чтобы в момент запуска не пришлось откладывать съёмку. Также зарядите ваш iPhone и захватите с собой Power Bank.
  • Установите карту памяти в квадрокоптер, чтобы съёмка была полностью записана.
  • Купили летательный аппарат, а вы ознакомились с инструкцией к нему? Поверьте, но инструкция квадрокоптера действительно важна. Рекомендуем ознакомиться с ней перед полётом.
  • Перед подготовкой, находясь дома, включите пульт, а потом запустите дрон. Вполне вероятно, что устройство попросит обновить прошивку, и лучше сделать это дома, чтобы не тратить время на локации. Поэтому, перед съёмкой, заранее обновите прошивку. Обновление можно загрузить через смартфон, а также, подключив дрон к ПК, запустив программу DJI Assistant. Установите её на ноутбук заранее, в ней будут храниться все записи полётов устройства. Также через программу можно откалибровать компас и активировать дрон.

Включите дрон и проверьте все настройки перед выездом на локацию и съёмкой:

  • Вы уже на локации. В первую очередь установите в настройках точку возврата, чтобы ваше устройство вернулась туда, от куда вы его запустили. Если в полёте что-то пойдёт не так, то дрон вернётся к вам самостоятельно.
  • В настройках установите высоту, чтобы летательный аппарат не во что не врезался во время полёта.
  • Если вы начинающий пилот, то включите режим «Begginer Mode», который отлично подойдёт для новичков. В продвинутый режим заходите в том случае, если вы уже профессионал.
  • В настройках позиционирования включите все датчики и радары.
  • В режиме настройки пульта выберите те, которые вам будут понятны. Чтобы понять, как управлять квадрокоптером, не забудьте прочитать инструкцию.
  • Проверьте состояние батареи. Если всё зелёное, то всё хорошо, можно летать.
  • В настройках подвеса поставьте режимы. Выберите режим «Follow». Наконец, можно летать!
  • Перейдите в главное меню программы и запустите ваш дрон. Лучше делать это на открытом пространстве, чтобы квадрокоптер свободно летал и не боялся препятствий. Если вы думали, где полетать, то обращайте внимание на большие площадки для того, чтобы вы могли научиться управлять летательным аппаратом.
  • Обратите внимание, что летать лучше там, где нет металлических предметов, ведь они могут создавать помехи при управлении. Также следует запускать дрон тогда, когда нет сильного ветра.
  • Ещё раз загляните в инструкцию и изучите раздел индикации. Вам следует понимать, что обозначают индикаторы на вашем летательном аппарате, и что они могут вам сказать.
  • Прежде чем летать далеко, протестируйте возврат «Домой». Запустите дрон и проверьте, куда он будет возвращаться, на ту ли позицию, которую вы хотите?!

Рекомендации по покупке квадрокоптера

Популярность дронов сегодня растет лавинообразно. Многие люди приобретают их просто для видео-селфи, которые можно выложить в Интернет, чтобы удивить и порадовать своих подписчиков в соцсети.

Сразу предупредим: при покупке беспилотника не соблазняйтесь его слишком низкой ценой. На современном рынке много подделок, которые стоят сравнительно дешево, но ведь и небольшую сумму жалко «выбросить на ветер».

Лидерами по оптимальному соотношению цены и качества являются сегодня квадролеты китайской фирмы DJI. Выбрать можно как профессиональные дроны (скажем, DJI Phantom 4 Pro), так и более простые, но очень качественные модели (к примеру, DJI Mavic Air).

При выборе конкретной модели нужно исходить из тех задач, которые вы хотите решать с помощью БПЛА. Например, видео с беспилотника может передаваться в режиме реального времени или же записываться на флеш-память. Первый вариант, разумеется, предоставляет куда больше возможностей по видеосъемке и видеомониторингу.

Дроны различаются и по количеству каналов управления: чем их больше – тем лучше. Новичкам посоветуем обратить внимание на наличие такой полезной функции гаджета, как Headless Mode, благодаря которой не нужно задумываться, где у квадрокоптера перед, а где зад.

Предпочтительнее также выбрать БПЛА с гироскопом: этот миниатюрный датчик контролирует положение дрона во время полета, обеспечивая ему завидную устойчивость, особенно при сильном ветре. В данном случае коптер просто зависает, благодаря чему уменьшается риск сноса его в сторону и столкновения с препятствием.

И, конечно же, огромное значение для любого дрона имеют дальность полета и продолжительность нахождения в воздухе.

Рынок бытовых квадрокоптеров

Несмотря на огромное разнообразие бытовых беспилотников, их можно разделить на три основные группы:

  • Квадрокоптеры для новичков. С ними легко справляются даже дети, отчего такие БПЛА нередко называют игрушками. Однако данные гаджеты хорошо подходят и для взрослых, только начинающих осваивать дроны. Эти аппараты обычно имеют микропроцессор, в обязательном порядке — 6-осевой гироскоп, а также простейший барометрический сенсор (для удержания высоты);
  • Любительские мультикоптеры. Их, как правило, приобретают уже опытные специалисты, которым дроны нужны для решения конкретных задач, скажем, для съемки свадеб, организации воздушных состязаний и так далее. Такие беспилотники обычно оснащены автономными функциями полета и съемки;
  • БПЛА для профессионалов. Предназначены, как нетрудно догадаться, для использования в профессиональной сфере, и управляют ими только опытные пилоты. С помощью этих устройств выполняются спасательные операции, сложная аэросъемка, мониторинг земельных угодий и многое другое. Обладая всеми основными функциями, присущими современным мультикоптерам, такие аппараты оснащены высококачественными видеокамерами, отличной электронной начинкой, емкими аккумуляторами, что обеспечивает дальность полета и качественную съемку. Правда, и стоят профессиональные беспилотники соответственно.

Заключение

Малые мультикоптеры, и в первую очередь квадролеты, становятся неотъемлемой частью жизни современного россиянина. Популярность их растет из года в год. По прогнозам аналитиков, объем мирового рынка этих беспилотников в 2035 году составит не менее 200 миллиардов долларов США, из которых свыше 40 миллиардов придется на долю России. К этому времени на руках наших соотечественников будет не меньше 100 тысяч БПЛА.

Если вы хотите ознакомиться с лучшими современным квадрокоптерами, рекомендуем вам посмотреть наши популярные обзоры:

1. Обзор и рейтинг ТОП 5 лучших квадрокоптеров с камерой в 2020 году.
2. Обзор и рейтинг ТОП 5 лучших квадрокоптеров с камерой в 2020 году.
3. Обзор и рейтинг ТОП 10 лучших квадрокоптеров с камерой в 2020 году.

 Ниже представлены цены на популярные квадрокоптеры (в списке только надежные и проверенные интернет-магазины с хорошими отзывами на Яндекс.Маркете):

Нажмите на ссылку выбранного вами варианта, чтобы увидеть подробные характеристики и комплектацию квадрокоптера.

 Полезное видео на тему: «Как научиться управлять квадрокоптером»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector