Водонепроницаемый квадрокоптер с камерой: обзор лучших моделей

По кабелю

С появлением летающих дронов с видеокамерами сразу возникли идеи аналогичных подводных дронов, тем более что под водой много интересного. Практически каждый месяц рождаются соответствующие стартапы. Из мира квадрокоптеров пришла идея маневрирования по глубине — для этого применяются вертикальные движители. У промышленных подводных дронов позаимствовали идею передачи данных и видеосигнала по длинному кабелю, который тянется от аппарата к носителю.

Например, такую схему использует канадский Deep Trekker DTG2, хотя назвать этот аппарат бытовым язык не поворачивается: простая версия DTG2 Starter, способная нырять на глубину до 100 м, обойдется в 5000 долларов, а DTG2 Worker с манипулятором и глубиной погружения 150 м облегчит кошелек на 12 000. Чуть дешевле собирается продавать свой аппарат Blueye Pioneer стартап из Норвегии — 3550 долларов, его заказчиком стал WWF Норвегии.

Схема управления здесь немного другая% 75-метровый кабель тянется к плавучему Wi-Fi-бую, который уже передает сигнал на пульт управления. Впрочем, расстояние от буя до пульта не должно превышать 30 м. Понятно, что доступными эти устройства могут стать только после того, как их выпуск освоят китайские компании.

VR уходит под воду

Тем не менее первым массовым подводным дроном стал PowerRay от PowerVision, который можно купить в Москве уже сегодня за 132 тыс. рублей. Китайская компания PowerVision до этого специализировалась на выпуске квадрокоптеров, но, видно, не выдерживая конкуренции с легендарной DJI, решила «уйти под воду».

В некотором смысле PowerRay — революционная штука, которая повлияет на весь рынок в целом. Во‑первых, он обходится всего тремя движителями-моторами (например, во французском iBubble их семь!), которые обеспечивают невероятную маневренность. Управление аналогично уже привычным дронам-квадрокоптерам, но обучение происходит гораздо быстрее.

К тому же нет опасности повредить аппарат: и скорость небольшая, и по периметру защищает резиновый бампер. Джойстики отвечают за привычные функции: вперед-назад, вверх-вниз, вправо-влево. Есть три уровня скорости — от начального до продвинутого. Отдельно стоит сказать о превосходной 4K-камере с двумя осветителями по бокам, которая дает прямо кинематографическую картинку — мечта подводных фотографов и операторов.

Что интересно, изначально PowerVision ориентировалась не только на исследователей и операторов, но и на рыбаков. В расширенной комплектации (160 тыс. рублей) в комплекте идут настоящий сонар PowerSeeker (который может работать и в автономном режиме) и магнитный фиксатор для наживки или крючка. Сонаром можно определять скопления рыбы, подплывать к ней и сбрасывать наживку прямо к цели.

Рама состоит из обычных ПВХ труб, предназначенных для стоков и водопровода. Большие трубы имеют диаметр 50 мм, маленькие, предназначенные для рамки, – 20 мм. Для фронтальной стороны труб большого диаметра, предназначенных для установки вовнутрь оборудования: камер, диодных фонариков для подсветки, необходимо аккуратно вырезать и отшлифовать прозрачное оргстекло.

Садим оргстекло на специальный клей-герметик, устойчивый к воде. С обратной стороны трубы устанавливаем торцевые резиновые заглушки и обжимаем их хомутами соответствующего диаметра. Это обеспечивает герметичность и позволяет нам легко снять их в случае необходимости ремонта или обслуживания оборудования.

Для вывода кабелей и проводов делаем отверстия соответствующие штуцерам для прозрачных шланг – водонепроницаемых каналов для проводки. Штуцера монтируются в трубы с помощью герметика и имеют “елочку” на концах для плотного и герметичного соединения со шлангом.

Исходя из размеров больших труб, спаиваем маленькие трубы специальным паяльником в раму, форма которой представлена на картинке. Большие трубы фиксируются на раме пластмассовыми хомутами, часто используемыми электриками для скрепления проводки.

Для точной навигации был использован электронный компас (на картинке Dinsmore 1490). Главной особенностью этого компаса является первичная самостоятельная установка позиции Север. Все остальные направления автоматически выстраиваются. Этот компас очень чувствителен и воспринимает все изменения в магнитном поле Земли, поэтому убедитесь, что вы достаточно далеко установили его от электромагнитов подруливающих насосов. Четыре провода в серебристой обмотке отвечают за передачу сигналов (координат) при столкновениях в ПК.

Самостоятельный дельфин

Вот-вот должна появиться в продаже новая модель от PowerVision — PowerDolphin. Название «Дельфин» неслучайно: PowerDolphin оснащен только двумя моторами-движителями, третий, отвечающий за погружения отсутствует. То есть аппарат на самом деле ведет себя как дельфин, лишь на время ныряя под воду. Сделано это для того, чтобы окончательно освободиться от видеокабеля — PowerDolphin действительно автономный.

Компания утверждает, что дальность передачи видеосигнала (а следовательно и управления) 1 км! При этом модель развивает скорость до 5 м/с. Аппарат в первую очередь рассчитан на рыбаков, и поэтому у него много рыболовных фишек. Новый сонар показывает 3D-картинку. Роботизированная 4К-камера может смотреть не только вперед, вверх и вниз, но и назад, что позволяет наблюдать весь процесс рыбалки.

«Дельфин» комплектуется специальным автоматическим контейнером для приманки, которую можно точно доставлять в нужное место, и продвинутой системой буксировки наживки. Теперь необязательно выходить на катере в море: все это можно поручить роботу, который в реальном времени будет показывать весь процесс в 4K-качестве.

Не каждый рыболовецкий сейнер имеет на борту такое оборудование, как PowerDolphin. Аппарат при помощи сонара нового поколения PowerSeeker и GPS автоматически сканирует и создает трехмерную подводную топографическую карту с нанесением на нее обнаруженных подводных обитателей.

Но и это еще не все. По свежим разведданным, свою версию подводного дрона, способного погружаться на глубины свыше 100 м, готовит компания DJI. Известно даже название — DJI Rovinspire. Если судить по успехам DJI в небе, то в ближайшем будущем можно ожидать появления совсем невероятного аппарата, который превзойдет все, о чем мы только что написали.

Чтобы иметь возможность видеть все происходящее под водой, в подводном аппарате просто необходима камера. Если вы собрались погружаться глубоко, логичней будет применить черно-белую инфракрасную камеру. Для небольших глубин подойдет самая простая цветная камера с RCA выходом, подходящим для подключения к компьютеру.

Хороший обзор под толщей воды с недостаточным количеством света в данном устройстве обеспечивают два мощных светодиода мощностью 3 ватт каждый. Светодиоды различной мощности можно легко приобрести в специализированном интернет-магазине. Диоды излучают большое количество тепла, поэтому не забудьте использовать теплоотвод, который представляет собой алюминиевую пластину с местами припоя для проводов питания и самого диода.

Для закрепления подсветки в трубе автор сделал Г-образные кронштейны, прикрепил хомутами к ним пластины со светодиодами, а затем приклеил к внутренней поверхности трубы приблизительно в центре. На фотографии видно, сколько света выдают светодиоды в рабочем состоянии. Это более, чем достаточно для подсветки при съемке под водой.

Самая трудная часть всего процесса строительства – выбор блока управления. Существует множество различных подходов к управлению беспилотными подводными аппаратами. Некоторые используют микроконтроллер, который является самым лучшим средством. Он имеет полное аналоговое управление всех двигателей и передачу данных по кабелю Ethernet категории 5e.

В качестве альтернативы вы можете использовать реле для включения и выключения двигателей с регулировкой скорости вращения. Это не так удобно, как полный контроль диапазона, но это намного проще и дешевле.

Управление и контроль над беспилотником осуществляется с помощью ноутбука, используя клавиатуру или джойстик для перемещения. Это очень удобно, потому, что для этого вам понадобится всего лишь кабель управления и ноутбук.

Чтобы обеспечить аналоговое управление с помощью микроконтроллера необходимо установить электронную систему контроля скорости такую, как используется в моделях радиоуправляемых самолетах или автомобилях. Она подключается к четырехканальному приемнику, помещаемому во внутрь аппарата, и имеющему порт для подключения Ethernet 5е кабеля и разъем антенны.

Для подключения подводного аппарата к контроллеру используется 30 метровый кабель Ethernet (длина кабеля выбирается самостоятельно, в зависимости от размеров водоема и глубины погружения). Он имеет 8 проводов, которые обеспечивают полное количество каналов передачи данных от устройства к компьютеру.

Разобравшись, как устроен данный беспилотный подводный аппарат, можно с уверенностью сказать, что он не так уж и сложен, как казался изначально.

От себя хотелось бы добавить, что при первом запуске все равно придется балансировать и утяжелять агрегат свинцовыми грузилами, прикрепляя их к полозьям рамы. Больно уж легким он кажется, но это не проблема. Радует, что есть поле для экспериментов. Можно легко подобрать и применить оборудование и материалы на свой вкус.