Относительно дешевый Quadcopter на Arduino с управлением от телефона, планшета, ПК

Больше никаких вертолетов: как дроны меняют кинематограф

Давно миновало время, когда производителям инди-картин приходилось тратить больше половины бюджета даже на не слишком важные несколько секунд, снятых с воздуха. Теперь новые ракурсы доступны каждому – достаточно обзавестись беспилотником с камерой и, желательно, художественным вкусом.

Несмотря на то, что многие студии и отдельные режиссеры начали применять дроны несколько лет назад, ниша по-прежнему остается не полностью занятой – есть спрос и со-стороны зрителей, и со стороны студий, а значит, есть возможность заработать для тех, кто готов предложить студии более-менее профессиональные услуги.

Конечно, когда мы говорим о кино, речь не идет о банальной съемке с беспилотника, как с мобильного телефона,  – что годится в варианте “глаз с неба”, то не подойдет для требовательных режиссеров.

Благо современные модели даже сравнительно небольших мультикоптеров, например DJI Inspire 1, позволяют дистанционно изменять настройки камеры (апертуру, выдержку и ISO) в режиме реального времени .

В полете можно управлять карданным подвесом, наклоняя камеру или наклонять сам беспилотник – и все это с одного пульта. Разрешение видеосъемки в 4K при 24 кадрах в секунду вполне достаточно для большинства случаев.

На видео представлен ряд примеров того, какие кадры можно получать с использованием БЛА:

Какое влияние появление дронов оказало на кинематограф?

Режиссеры и операторы ищут идеальные кадры. При этом многие инди-разработчики отмечают, что использование БЛА привлекает к съемочной группе излишнее внимание – профессиональные дроны собирают толпу зевак намного большую, нежели операторский кран. Юридические ограничения на съемочные полеты пока действуют лишь в ряде стран, однако кое-где их уже приходится учитывать.

Сколько нужно тренироваться оператору, чтобы преуспеть в пилотировании дрона,  задействованного для профессиональных съемок?

Порядка 200 часов. Впрочем, если вам доводилось управлять камерой, размещенной на операторском кране – период обучения окажется еще меньше: алгоритмы управления схожи.

С другой стороны, обучение чему угодно, становление настоящим мастером – это практически бесконечный процесс.

Даже опытные операторы говорят о том, постепенно движения камеры БЛА становятся все более точными, а получаемые ракурсы все более интересными.

Какие ошибки можно ожидать?

Не стоит переоценивать угрозу, исходящую от вашего БЛА и страховать его на миллионы. Понятно, что начинающий пилот может разбить дрон стоимостью в несколько тысяч долларов (и съемочную аппаратуру) или даже задеть кого-то из “звездного” актерского состава.

Но все же обычно беспилотник используется для плавной съемки пейзажей с высоты, так что он вряд ли с кем-то столкнется. Риск разбить девайс, безусловно, ненулевой, поэтому многие советуют вначале поучиться рулить беспилотником налегке, не устанавливая на него съемочную аппаратуру. Страховка тоже не помешает, но будьте реалистами в оценках возможно ущерба.

И не снимайте с беспилотника над Красной площадью или рядом с аэропортом – если не хотите неприятностей.

Можно ли сэкономить, используя беспилотник вместо вертолета?

Безусловно. Конечно, расценки на аренду вертолета встречаются разные, но примерно аренда вертолета, камеры и подвеса, а также оплата услуг оператора стоила порядка $3 тысяч за час в воздухе.

Купленный за те же деньги беспилотник, при бережном к нему обращении, способен служить годами.

К тому же, его можно подвести намного ближе к людям, животным и другим объектам, – при должной сноровке БЛА пролетит между домами или деревьями, словом, сравнение безусловно в пользу БЛА..

О вкусах не спорят, но…

Конечно, у каждого режиссера, может быть своя точка зрения на то, какие кадры нужно делать с воздуха. Очевидно, что с дрона можно снять замечательные панорамы города. Можно следовать за машиной героя над шоссе.

Всегда эффектен облет героя (этот эффект совсем недавно можно было получить только, используя рельсы или многокамерную систему). Главное – не перебарщивать – пара эффектных кадров зачастую интереснее, чем длительные облеты местности или использованные не к месту спецэффекты.

В ролике ниже представлен подобный подход – кадры с БЛА используются редко, однако находятся “на своих местах”:

В последнее время в “дроностроении” наблюдается еще одна тенденция – беспилотники получают все более качественные камеры. Например, для Inspire 1 недавно появилась новая камера, способная записывать изображение в формате RAW.

Об использовании роботов в кинематографе можно подробнее почитать по ссылке.

Бортовой компьютер и сенсоры

• гироскоп позволяет удерживать коптер под определенным углом и стоит во всех контроллерах; • акселерометр помогает определить положение коптера относительно земли и выравнивает его параллельно горизонту (комфортный полет); • барометр дает возможность удерживать аппарат на определенной высоте.

• компас и GPS вместе добавляют такие функции, как удержание курса, удержание позиции, возврат на точку старта и выполнение маршрутных заданий (автономный полет). К установке компаса стоит подойти внимательно, так как на его показания сильно влияют расположенные рядом металлические объекты или силовые провода, из-за чего «мозги» не смогут определить верное направление движения;

• сонар или УЗ-дальномер используется для более точного удержания высоты и автономной посадки; • оптический сенсор от мышки используется для удержания позиции на малых высотах; • датчики тока определяют оставшийся заряд аккумулятора и могут активировать функции возврата на точку старта или приземление.

Сейчас существует три основных открытых проекта: MultiWii, ArduCopter и его портированная версия MegaPirateNG. MultiWii самый простой из них, для запуска требует Arduino с процессором 328p, 32u4 или 1280/2560 и хотя бы одним датчиком-гироскопом. ArduCopter — проект, напичканный всевозможным функционалом от простого висения до выполнения сложных маршрутных заданий, но требует особого железа, основанного на двух чипах ATmega.

Продвинутый девяти- канальный пульт
Продвинутый девяти-
канальный пульт

С железом для открытых проектов аналогичная ситуация, как и с рамами для коптера, то есть ты можешь купить готовый контроллер или собрать его самостоятельно с нуля или на основе Arduino. Перед покупкой стоит всегда обращать внимание на используемые в плате датчики, так как развитие технологий не стоит на месте, а старье китайцам как-то надо распродать, к тому же не все сенсоры могут поддерживаться открытыми прошивками.

Наконец, стоит упомянуть еще один компьютер — PX4, отличающийся от клонов Arduino тем, что у него есть UNIX-подобная операционная система реального времени, с шеллом, процессами и всеми делами. Но надо предупредить, что PX4 — платформа новая и довольно сырая. Сразу после сборки не полетит.

Настройка полетных параметров, как и программы настройки, очень индивидуальна для каждого проекта, а теория по ней могла бы занять еще одну статью, поэтому вкратце: почти все прошивки для мультикоптеров основаны на PID-регуляторе, и основной параметр, требующий вмешательства, — пропорциональная составляющая, обозначаемая как P или rateP.

Безопасность

Все новички, думая о безопасности, вспоминают AR.Drone и его защиту винтов. Это хороший вариант, и он работает, но только на мелких и легких аппаратах, а когда вес твоего коптера начинает приближаться к двум килограммам или давно перевалил за эту цифру, то спасти может только прочная железная конструкция, которая будет весить очень много и, как ты понимаешь, сильно уменьшит грузоподъемность и автономность полета. Поэтому лучше сперва тренироваться подальше от людей и имущества, которое можно повредить, а уже по мере улучшения навыков защита станет и не нужна. Но даже если ты пилот со стажем, то не забывай о технике безопасности и продумывай возможные негативные последствия твоего полета при нештатных ситуациях, особенно при полетах в людных местах. Не стоит забывать, что сбой контроллера или канала связи может привести к тому, что аппарат улетит от тебя далеко, и тогда для поиска может пригодиться GPS-трекер, установленный заранее на коптер, или же простая, но очень громкая пищалка, по звуку которой ты сможешь определить его местоположение. Настрой и заранее проверь функцию fail safe твоего полетного контроллера, которая поможет приземлиться или вернуть коптер на точку старта при потере сигнала с пульта.

Какие дроны используют в мировом кинематографе

Любительские дроны могут снимать отличные кадры, но их грузоподъемность низка, поэтому они не подходят для профессионального использования. Беспилотники для киносъемок часто уступают своим легким аналогам в длительности полета (обычно она составляет не больше 15-20 минут), но разработчики создают модели, способные продержаться в воздухе до получаса.

Профессиональные дроны может купить любой желающий, цены на них вы найдете в этом посте. Но для крупных кинопроектов квадрокоптеры не покупают и не арендуют отдельно — существуют специальные компании, которые предоставляют услуги съемки вместе с работой команды операторов. Каждый дрон имеет свою специфику и требует умения обращаться с ним.

Подробнее о популярных дронах для киносъемок вы узнаете ниже. Квадрокоптеры размещены в последовательности от самых дорогих к более простым моделям.

Цена: $42 000

Первый в мире серийный беспилотный летательный аппарат с 6-ю рамами, предназначенный для профессионального использования в кино. Создан для работы с тяжелыми промышленными камерами и объективами. Участвовал в съемках многих голливудских фильмов, в том числе “Спектр”, “Мстители: эра Альтрона”, “Чем дальше в лес”, “Миссия невыполнима: племя изгоев”, “Охотник”.

Особенности гексакоптера:

  • Максимальный взлетный вес — 23 кг;
  • Общий диаметр — 1510 мм;
  • Вес без батарей — 5.5 кг, с батареями — 11 кг;
  • Минимальная нагрузка составляет 6 кг, максимум 13,4 кг.

Flying-Cam 3.0 SARAH

Цена: $18,000

Этот дрон в 2020 году получил награду “Наука и техника” от Академии кинематографических искусств и наук, после съемок ленты “Skyfall”. Также он участвовал в съемках фильмов “Гарри Поттер и тайная комната”, “Трансформеры”, “Миссия невыполнима” и других высокобюджетных голливудских кинолент.

Смотрите про коптеры:  Программирование дронов

Особенности дрона:

  • Скорость — до 140 км/час;
  • Время полета — до 60 минут;
  • Максимальный взлетный вес — 10 кг;
  • Максимальная высота полета — 5 км;
  • Работает в диапазоне от -20° до 45°.

Freefly ALTA 8

Цена: $17,500

Удобный и надежный Freefly ALTA 8 способен свободно поднять камеру весом 8 кг. Управлять дроном можно с помощью полетного контроллера SYNAPSE, дрон совместим с ARRI- и RED-камерами. Использовался в фильмах “Сфера”, “Люси”, “Безумный Макс: Дорога ярости” и других.

Особенности октокоптера:

  • Дальность полета — 1,5 км.
  • Быстро настраивается, готов к полету практически с коробки;
  • Складывающаяся рама из углеродного волокна;
  • Камеру можно крепить сверху и снизу;
  • Вес — 19 кг.

AZ 4K UHD Camera Drone Green Bee 1200

Цена: $8,990

Информации о квадрокоптере AZ 4K UHD Camera Drone Green Bee 1200 немного, но известно, что этот тяжелый дрон способен поднять даже самую увесистую камеру.

Особенности квадрокоптера:

  • Максимальный взлетный вес — 20 кг;
  • Максимальное время полета — 20 минут;
  • Стабильность улучшена на 30% по сравнению с предыдущей моделью;
  • Имеет складывающиеся лучи из дюралюминия для устойчивости камеры и компактности при сборке.

DJI Matrice 600

Цена: $6,740

Премьера этого гексакоптера состоялась на National Association of Broadcasters — ежегодной встрече кинематографистов. Новинку представили вместе с совместимым с ним стабилизационным подвесом DJI Ronin-MX.

Особенности гексакоптера:

  • Оснащен 6 моторами;
  • Максимальная высота полета — 2500 метров;
  • Вес — больше 9 кг;
  • Максимальный взлетный вес — 15 кг.

Vulcan UAV Black Widow Black Widow

Цена: $3,600

Мощный, прочный беспилотник, его второе имя — “Черная вдова”. Изогнутые лучи дрона напоминают лапы богомола, шасси можно разводить в стороны, чтобы они не мешали подвесу с камерой. Профессиональный дрон используют не только для киносъемок, но и для инспекции объектов инфраструктуры.

Особенности дрона:

  • Диаметр рамы — 0,9 м;
  • Система против вибрации из силикона, с помощью которой можно быстро установить шасси и камеру;
  • 8 моторов;
  • Распределительная плата питания на 250A.

DJI Inspire 2

Цена: $2,999

Несмотря на относительно низкую цену и компактные размеры, DJI Inspire 2 используют в мировой киноиндустрии, в том числе для съемок голливудских фильмов. В частности, дрон использует компания Aerial Mob, которая участвовала в создании кинолент “Ла Ла Лэнд”, “Конг: Остров Черепа”, “Сфера”.

Особенности квадрокоптера:

  • Камера 360°;
  • Качество видео 6K в CinemaDNG/RAW и 5.2K в Apple ProRes (с Zenmuse X7);
  • Максимальная скорость — 94 км/час;
  • До 80 км/час дрон разгоняется за 5 секунд;
  • Квадрокоптер оснащен двумя самообогревающимися аккумуляторами, поэтому может выдержать температуру до -20, пробыв в воздухе 27 минут;
  • Управлять дроном можно с помощью курсовой FPV-камеры.

Относительно дешевый quadcopter на arduino с управлением от телефона, планшета, пк

Прочитав эту статью, вы узнаете, как построить не дорогой квадрокоптер, управляемый с андроид устройства, дистанционного пульта или с компьютера. В этом проекте много шагов, которые вы можете пропустить. Например, вы можете пропустить строительство квадрокоптера и купить готовый в интернете, но вы все равно будете использовать Arduino, чтобы управлять им с вашего планшета или ноутбука. Однако если вы пойдете этим путем, то вы лишитесь удовольствия от комбинирования китайских бамбуковых палочек и дешевой пластмассы от производителей электронных игрушек. Это дешевый проект, самой затратной частью которого, является ArduinoDUE, хотя, можно использовать и что-нибудь подешевле.

Что вам понадобится для того, чтобы собрать и запустить в воздух свой квадрокоптер:

Ноутбук или компьютер с Processing[/b], скачать можно от сюда. Что такое “Processing”? Вот, что пишет об этом википедия :

Processing — открытый язык программирования, основанный на Java. Представляет собой лёгкий и быстрый инструментарий для людей, которые хотят программировать изображения, анимацию и интерфейсы.Используется студентами, художниками, дизайнерами, исследователями и любителями, для изучения, прототипирования и производства. Он создан для изучения основ компьютерного программирования в визуальном контексте и служит альбомным программным обеспечением (имеется в виду то, что каждый *.pde файл визуальной оболочки Processing’а представляет собой отдельное изображение или анимацию, и т. д.) и профессиональным производственным инструментом.


Arduino Software (IDE)[/b]
Андроид-устройство[/b], которое поддерживает режимUSB-хоста[/b](проверено на MotorolaXoom.
А так же паяльник, прямые руки, ножницы.

Что надо для изготовления рамы

Рама квадрокоптер делается из бамбуковых шашлычных палочек

Крепления двигателей к раме делаются из палочек для коктейля.

Изолента- используется для крепления платы приемника, электродвигателей к раме. Нитки нужны для скрепления деталей перед склейкой. Цианакриловый клей. Резинка для крепления аккумулятора к раме.

Список электроники для квадрокоптера.

Все эти детали могут быть повреждены во время пробных запусков или во время полетов, поэтому заказывайте с запасом. Ссылки даны для примера. Есть много поставщиков.
Лопасти для вертолета
Двигатели. Я не нашел двигатели с размерами 4х7 мм на Алиэкспресс нашел вот такие. Моторы должны быть без щеточные.

Плата приемника эта плата содержит все компоненты- гироскоп, акселометр, ESC (система курсовой устойчивости), CPU который все эти компоненты объединяет. Литий полимерный аккумулятор:1 x 240mah 1S ‘LiPo. Можно использовать разные аккумуляторы с меньшей или большей емкости. Если вы решите построить октакоптер, то вам понадобиться более емкая батарея.

Список аппаратного контроля квадрокоптера.

Это те части вашего будущего вертолета, которые позволят ему принимать ваши команды.
Приемопередатчик Учтите что в комплекте должны быть два модуля. И это не тоже самое что NRF24L01, что бы ни утверждал продаван.

Arduino DUE[/b]или аналогичный, он будет использоваться для связи вашего Андроид-устройства и A7105. Автор использовал именно эту плату Arduino потому, что она имеет USB подключенный к последовательному порту и может работать с 3.3в логикой, хотя можно применить преобразователь уровней 5-3.3в.

Макетная плата-на ней вы будете монтировать радио модуль и подключать его к Arduino. Резистор 22кОм- значение его не особо критично. Провода для соединения радио модуля. OTG переходник для вашего андроид устройства.


OTG
Hubsan-пульт дистанционного управления-это не обязательно, но удобно.

Создание каркаса.

Каркас изготавливается из бамбуковых палочек, скрепленных крест на крест с трубочками от коктейлей. Все это склеивается вместе супер клеем.
1: Распечатайте шаблон SVG в прикрепленном файле. Он сложнее, чем должен быть, но также используется для строительства октокоптера. Шаблон нужен, чтобы сделать правильный квадрат.

2. Отрежьте нитку по длине вашего предплечья.

3 Возьмите две палочки для коктейлей и держите их так, чтобы шашлычная палочка делила их пополам и они находились друг на против друга .


4 Начните оборачивать нитку сначала по одной диагонали , потом по другой, наматывайте равномерно ,пока нитка не кончится. Не беспокойтесь о том, что палочки смещаются, вы их позже приклеите клеем. Нитку возьмите длиной с ваше предплечье. Не волнуйтесь по поводу того, что палочки слишком длинные, позже они будут использоваться как крепления мотора и ноги квадрокоптера.

5. Возьмите еще две палочки для канапе и закрепите их как в предыдущем шаге , только на расстоянии 4 пальцев от ранее прикрепленных. Точное расстояние не важно, вы исправите его далее.


6. Положите шаблон на ровную поверхность, лучше использовать стекло.

7. Разместите ваши связанные вместе палочки, как показано на фото.

На данном этапе важно все сделать как можно точно. Квадрокоптеры не очень чувствительны к распределению веса, но если ваши моторы не будут направлены вертикально, вертолет будет не очень хорошо летать, так что проверьте все два раза. Чтобы крепления моторов были строго вертикальными, а все диагонали одинаковыми.

8 Пропитайте все ваши нити, связывающие палочки, супер клеем. Надо пропитать нити насквозь, стремитесь не сдвигать при этом ваш каркас. Подождите 2 минуты и переверните ваш шаблон, чтобы пропитать нитки клеем с обратной стороны. Еще через две минуты первая квадратный кронштейн будет готов готова.

9. Повторите все тоже самое для второго кронштейна.

10. Далее надо скрепить вместе два кронштейна, как было уже описано. Еще раз убедитесь, что все крепления моторов выставлены вертикально и кронштейны скрепляются строго по середине.

11. Обрежьте палочки примерно на длину 2 см с обеих сторон.


12. Отрежьте 4 палочки по 1.5 см , склейте их вместе квадратом, особо прочная склейка не нужна, это будет кронштейн для платы и батареи питания.

Следующий этап состоит из пайки ваших 4 моторов к плате 4Х приемника. Первое, что надо — это припаять провода питания на нижнюю часть платы. Далее мы будем ссылаться на эту ориентацию (плата лежит на “спине”)

Как подключать моторы.

На Hubsan х 4 платах есть контактные площадки для подключения светодиодов и моторов. Те, что для светодиодов имеют обозначение LED, туда НЕНАДО подключать моторы. Контакты для моторов помечены ve[/b]и–ve.[/b]

Возьмите один из ваших 4 моторов с черным и белым проводами и припаяйте их кЛЕВЫМ НИЖНИМ[/b]контактам платы, белым проводом к левому контакту пары. Возьмите мотор с красным и синим проводами и припаяйте его кЛЕВЫМ ВЕРХНИМ[/b]контактам, красным проводом к левому контакту пары.. Возьмите мотор с черными и белыми проводами и припаяйте их кПРАВЫМ ВЕРХНИМ[/b]контактам, черным проводом к левому контакту. Возьмите мотор с красным и синим проводами и припаяйте его кПРАВЫМ НИЖНИМ[/b]контактам, красным проводом к левому контакту пары.


В схеме подключения белый провод это черная пунктирная линия. Провода надо закрепить каплей горячего клея. Закрепите моторы двумя полосками изоленты шириной 5мм. Не стоит особо волноваться по поводу одинакового расположения моторов по высоте. После того,как моторы закреплены, надо надеть на оси пропеллеры. Используйте белый пропеллер для «переда»с противоположной стороны от проводов батареи) и чёрный пропеллер для»зада». Это не так просто, как кажется, так. как одни лопасти сделаны для вращения по часовой стрелке, а другие , для вращения против часовой стрелки. На лопастях есть обозначения. Используйте лопасти с буквой «А[/b]» для левого верхнего и правого нижнего моторов. С буквой «В[/b]«, соответственно, для правого верхнего и левого нижнего моторов. Теперь вы можете прикрепить батарею к нижней части платы, автор использует для этой части резинку. Если у вас есть оригинальный hubsan контроллер, вы сможете поднять квадро в воздух. Если вертолёт трясёт в воздухе, значит, моторы стоят не строго вертикально. Подкладывая кусочки свернутой бумаги, можно выравнять моторы.

Смотрите про коптеры:  Самодельное Летающее Крыло своими руками

Сборка радиоуправления на arduino.

Этот пункт проекта расскажет как управлять вертолетом с помощью Андроид устройства,через последовательный порт Arduino.

Вам нужны 6 контактов на плате А7105. Слева GND. Справа-SDIO, SCK, SCS, GND, VCC.


Припаяйте жесткий одножильный провод, длиной 2 см, к каждому указанному выводу. Вставьте А7105 в макетную плату, так как показано на фото. Соедините выводы GND на плате arduino и два на А7105. Соедините вывод 3.3V на Arduino c выводом VCC на плате А7105. На разъеме SPI Arduino, соедините вывод MOSI с одним из выводов резистора , другой конец резистора соедините с пином SIDO на А7501.

По этой ссылке можно посмотреть где находится вывод MOSI
Вывод SCK Arduino c выводом SCK А7105 , SCS с платы А7105 на пин 10 Arduino . Синий резистор на фото не является частью проекта.

Arduino софт

Нижеследующий скетч использует хакнутую версию PhracturedBlue’s hubsan X4 и A7105 оригинал кода можно посмотреть здесь.

Подключить Ваш DUO к компьютеру через ‘Programming Port’. Скачайте зип фаил, загрузите скетч в Arduino и выгрузите его в DUO. Этот скетч обрабатывает команды с последовательного порта и преобразует их в команды платы управления вашего квадрокоптера. Этот скетч связывается с платой Hubsan по радио без последовательного порта, так что, если включите ваш коптер, а затем Arduino, и огни на коптере перестанут моргать, значит все в порядке.

Программное обеспечение для Андроид

Это программноеобеспечениедает вам простой контролер полета на базе андроид устройства. Для управления используется акселерометр и сенсорный экран вашего устройства. Планшет или телефон будет обмениваться данными с Arduino через порт USB.

Установка софта:
1 Надо разрешить отладку по USB и разрешить установку приложений не google play. Скачать приложение можно здесь
2Подключитесвое устройство через переходник OTG к Arduino, он будетзапитыватьсяот вашего телефона или планшета, поэтому проверьте, чтобы аккумулятор был полностью заряжен.
3 Подключите аккумулятор к коптеру и положите его на плоскую поверхность. Если огни перестали моргать, значит все в порядке.
4 Большой палец левой руки медленно сдвиньте по экрану, пропеллеры должны начать вращаться. Уберите палец и пропеллеры остановятся.
5 Проделайте все тоже самое, только разместите большой палец правой руки тоже на экране. Это позволит вам управлять вертолетом с помощью акселерометра, наклоняя ваше устройство вперед/назад, влево/вправо. Перемещая большой палец правой руки влево или вправо, вы будете закручивать вертолет влево или вправо вокруг оси. Если убрать правую руку с экрана, вертолет должен выровняться, не зависимо от положения акселерометра. Попробуйте. Перемещайте палец левой руки до тех пор, пока вертолет не взлетит. Помните — если убрать оба пальца- моторы остановятся.

Программное обеспечение для ПК
В архиве программа, которая управляет коптером через последовательный порт. Управляется коптер с помощью курсорных кнопок, и кнопок “A”/”Z”- дроссель. Автор сделал попытку заставить следовать коптер за объектом определенного цвета, но это пока не работает. Обещал выкладывать обновления.

Первые прототипы квадрокоптеров

Прежде чем углубляться в историю этих аппаратов, необходимо разобраться в их специфике. Под квадрокоптером понимается вертолет, имеющий четыре несущих винта, разнесенных с помощью балок относительно центра корпуса.

Каждый из них оснащен собственным двигателем, а работа всех приводов контролируется микропроцессорной системой и тремя гироскопами, обеспечивающими стабильное положение аппарата в воздухе.

В зависимости от модели конструкция квадрокоптера может также включать акселерометр, датчик давления, сонар и GPS-приемник. Чтобы исключить поворот аппарата в воздухе, одна половина винтов вращается по часовой стрелке, а вторая – против, тем самым компенсируя крутящий момент.

Полет коптера может управляться радиокомандным способом посредством пульта или проходить в автономном режиме по заранее записанному в бортовой компьютер маршруту.

История создания квадрокоптеров началась еще на заре вертолетостроения, а именно в 1920-х годах.

Тогда независимо друг от друга над подобной идеей работали американский конструктор российского происхождения Георгий Ботезат и французский инженер Этьен Эмишен – каждый из них придумал пилотируемый аппарат с четырьмя разнесенными винтами, которые приводились в действие одним двигателем через сложную систему трансмиссии.

Во время испытаний их вертолеты смогли подняться на небольшую высоту (от 5 до 15 м) и пролететь определенное расстояние (модель Эмишена преодолела 1100 м), однако дальше тестовых полетов дело не пошло. На то имелось 3 причины:

  • слишком сложная трансмиссия, передающая крутящий момент с одного двигателя на все роторы, была крайне ненадежной и постоянно выходила из строя;
  • для поперечного и курсового управления модель Омишена использовала целых 8 пропеллеров, а аппарат Ботезата мог двигаться только с попутным ветром;
  • аппараты не имели системы стабилизации в воздухе, из-за чего были крайне неустойчивым в полете, особенно в ветреную погоду.

Последующее изобретение автомата перекоса и рулевого винта дало зеленый свет вертолетам классической и соосной схемы, и о четырехвинтовых на время забыли.

Лишь в 1950-х годах интерес к ним стал возрождаться, некоторые компании разработали опытные образцы подобных машин. Более совершенный квадрокоптер изобрел тот же Георгий Ботезат в 1956 году – новый вариант его машины уже управлялся с помощью несущих винтов.

В качестве весьма успешного примера можно также привести пилотируемый аппарат VZ-7 компании Curtiss-Wright, который в 1958 году прошел летные испытания, показал хорошую стабильность и управляемость, но был отвергнут Армией США из-за недостаточных эксплуатационных характеристик.

На этом разработка квадролетов снова затормозилась, и к данной идее вернулись лишь спустя полвека, уже в следующем тысячелетии.

Параллельно развивалась технология создания беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), управляемых дистанционно или в автономном режиме. Особенно это было востребовано военными, которые заинтересовались подобными машинами еще в Первую Мировую войну.

Сложно сказать, кто изобрел первый дрон, так как подобные разработки проводились во всех развитых странах того времени, но одним из самых ранних аппаратов этого типа в мелкосерийное производство поступил немецкий беспилотный бомбардировщик Fliegermaus, способный нести бомбовую нагрузку и управляемый по радио.

Другой пример такой техники – созданный в 1917 году «Автоматический аэроплан Хьюитта-Сперри», оснащенный двумя гироскопами для полностью автономного полета по заданному курсу.

В межвоенный период и во Вторую мировую войну бурное развитие получили самолеты-снаряды (в частности, немецкий Фау-1), являющиеся прототипами современных крылатых ракет, а также переоборудованные из обычных моделей беспилотники-разведчики и бомбардировщики.

Однако из-за несовершенства технологии (прежде всего контрольного оборудования) все эти и последующие системы были спроектированы в виде самолетов, ракет или вертолетов обычной схемы.

Их боевое применение хоть и не было абсолютно удачным, однако поспособствовало тому, что история развития дронов продолжилась дальше.

Питание и контроллеры питания

Капитан подсказывает: чем больше мощность мотора, тем больше батарейка ему нужна. Большая батарейка — это не только емкость (читай, время полета), но и максимальный ток, которая она отдает. Но чем больше батарейка, тем больше и ее вес, что вынуждает скорректировать наши прикидки относительно винтов и моторов.

На сегодняшний день все используют литий-полимерные батарейки (LiPo). Они легкие, емкие, с высоким током разрядки. Единственный минус — при отрицательных температурах работают плохо, но если их держать в кармане и подключать непосредственно перед полетом, то во время разряда они сами слегка разогреваются и не успевают замерзнуть. LiPo-элементы вырабатывают напряжение 3,7 В.

Смотрите про коптеры:  Модернизация пульта управления квадрокоптера для полетов на дальние расстояния

При выборе батареи стоит обращать внимание на три ее параметра: емкость, измеряемую в миллиампер-часах, максимальный ток разряда в емкостях аккумулятора (С) и число ячеек (S). Первые два параметра связаны между собой, и при их перемножении ты узнаешь, сколько тока сможет отдавать этот аккумулятор продолжительное время.

Например, твои моторы потребляют 10 А каждый и их четыре штуки, а батарея имеет параметры 2200 мА · ч 30/40C, таким образом, коптеру требуется 4 • 10 A = 40 A, а батарея может выдавать 2,2 A • 30 = 66 A или 2,2 А • 40 = 88 А в течение 5–10 секунд, что явно будет достаточно для питания аппарата. Также эти коэффициенты напрямую влияют на вес аккумулятора. Внимание!

Если тока будет не хватать, то в лучшем случае батарея надуется и выйдет из строя, а в худшем загорится или взорвется; это же может произойти при коротком замыкании, повреждении или неправильных условиях хранения и зарядки, поэтому используй специализированные зарядные устройства, аккумуляторы храни в специальных негорючих пакетах и летай с «пищалкой», которая предупредит о разрядке.

Элементы батареи объединяют последовательно или параллельно. При последовательном включении увеличивается напряжение, при параллельном — емкость. Схему подключения элементов в батарее можно понять по ее маркировке. Например, 3S1P (или просто 3S) — это три последовательно подключенных элемента.

Однако моторы подключаются к батарее не напрямую, а через так называемые регуляторы скорости. Регуляторы скорости (они же «регули» или ESC) управляют скоростью вращения моторов, заставляя твой коптер балансировать на месте или лететь в нужном направлении. Большинство регуляторов имеют встроенный стабилизатор тока на 5 В, от которого можно питать электронику (в частности, «мозг»), можно использовать отдельный стабилизатор тока (UBEC).

Выбираются контроллеры скорости исходя из потребления мотором тока, а также возможности перепрошивки. Обычные регули довольно медлительны в плане отклика на поступающий сигнал и имеют множество лишних настроек для коптеростроительства, поэтому их перепрошивают кастомными прошивками SimonK или BLHeli.

Китайцы и тут подсуетились, и часто можно встретить регуляторы скорости с уже обновленной прошивкой. Не забывай, что такие регули не следят за состоянием аккумулятора и могут разрядить его ниже 3,0 В на банку, что приведет к его порче. Но в то же время на обычных ESC стоит переключить тип используемого аккумулятора с LiPo на NiMH или отключить уменьшение оборотов при разрядке источника питания (согласно инструкции), чтобы под конец полета внезапно не отключился мотор и твой беспилотник не упал.

Моторы подключаются к регулятору скорости тремя проводами, последовательность не имеет значения, но если поменять любые два из трех проводов местами, то мотор будет вращаться в обратном направлении, что очень важно для коптеров.

Два силовых провода, идущих от регулятора, надо подключить к батарейке. НЕ ПЕРЕПУТАЙ ПОЛЯРНОСТЬ! Вообще, для удобства регуляторы подключают не к самой батарейке, а к так называемому Power Distribution Module — модулю распределения энергии. Это, в общем-то, просто плата, на которой припаяны силовые провода регуляторов, распаяны разветвления для них и припаян силовой кабель, идущий к батарее.

Создаем квадрокоптер на базе arduino

Не обязательно покупать беспилотник в магазине — теперь вы можете сделать квадрокоптер на базе arduino самостоятельно. Дрон будет иметь мощное автономное питание и функционировать на стабилизационный системе, основой которой будет база Arduino. Если сделать летательный аппарат своими руками, можно сэкономить приличную сумму. Покупной коптер стоит минимум 80 долларов. Если вы создадите его самостоятельно, это обойдется примерно в 60 условных единиц.

Квадрокоптер на базе arduino - самодельный беспилотник

Самодельный квадрокоптер — предмет отдельного разговора. Всегда были, есть и будут пользователи, которым мало просто летать. Им необходимо почувствовать себя великими конструкторами и быть уверенными, что дрон, сделанный собственноручно, будет летать так, как хочется именно им.

Летающую модель с 4 ножками можно сотворить своими руками. Процесс не покажется вам сложным, а наоборот, доставит удовольствие, но только при условии изучения инструкции и пошагового ее соблюдения. Прежде всего, перед процессом создания дрона, стоит определиться с элементами, которые будут использованы в работе. В качестве контролера, как и предполагалось, будем использовать платформу Arduino — это недорогая, но качественная база, которая обеспечит устройству бесперебойную работу.

Для создания беспилотника важно правильно подобрать двигатели. Бесщеточные достаточно мощные, но их стоимость составляет минимум 20 долларов, это означает, что устройство обойдется около 80 долларов. В данном случае стоит отдать предпочтение щеточному варианту — намного дешевле, и не требуют установки дополнительных контроллеров.

Так же необходимо позаботиться о приобретении качественного мотора, а затем заняться его стабилизацией. Здесь не обойтись без акселерометра и гироскопа. Так определим угол наклона и ускорение. Данные сенсоры — для создания мощной модели. Чтобы сделать квадрокоптер своими руками с управлением Arduino, вам понадобятся:

  • аккумуляторы на 3,7 В литиевого типа;
  • провода;
  • транзистор не слабее ULN2003A Darlington Transistor;
  • моторы Coreless Motors;
  • микроконтроллер 0820 Coreless Motors;
  • гироскоп;
  • акселерометр;
  • инструменты для спаивания;
  • 3D принтер.

Первое, что следует сделать – это создать раму для будущего квадрокоптера. Каркас получится легким и прочным, если воспользоваться 3D принтером. Затем следует настроить акселерометр и гироскоп. Не нужно подключать к 5 В — это может привести к тому, что плата испортится. Лучше отдать предпочтение 3.3 В. Необходимо учесть, что в большинстве плат есть специальный регулятор напряжения.

Квадрокоптер на arduino - идея для радиоподелки своими руками

После подключения акселерометра можно начать сборку электросхемы. Чтобы сделать все правильно, стоит просмотреть подробное видео, где доступно разъясняют способы сборки. Теперь у вас есть свой квадрокоптер, который вы сделали под нашим четким руководством.

Как оказалось – это вполне реальная задача. Процесс не доставит вам забот, зато можно сэкономить большую сумму. Если возникли сомнения по поводу запуска вашего устройства, инструкцию о том как это сделать читайте здесь. При правильном обращении квадрокоптер на базе arduino прослужит долго.

Letyshops [lifetime]

Шаблоны Инстаграм БЕСПЛАТНО

Хотите получить БЕСПЛАТНЫЙ набор шаблонов для красивого Инстаграма?

Напишите моему чат-помощнику в Telegram ниже 👇

Вы получите: 🎭 Бесплатные шаблоны «Bezh», «Akvarel», «Gold»

Telegram Viber Vkontakte

или пишите «Хочу бесплатные шаблоны» в директ Инстаграм @shablonoved.ru

Шаблоны Инстаграм БЕСПЛАТНО

Хотите получить БЕСПЛАТНЫЙ набор шаблонов для красивого Инстаграма?

Напишите моему чат-помощнику в Telegram ниже 👇

Вы получите: 🎭 Бесплатные шаблоны «Bezh», «Akvarel», «Gold»

Telegram Viber Vkontakte

или пишите «Хочу бесплатные шаблоны» в директ Инстаграм @shablonoved.ru

Фильмы и сцены в них, снятые дронами

Skyfall (2020)

Сцена с гонкой на мотоциклах, снятая дроном, стала настолько популярной в Голливуде, что после нее европейское агентство авиационной безопасности FAA предоставило шести кинокомпаниям разрешение на коммерческое использование беспилотных дронов.

Поставщик дроновQNX Software Systems

ДронFlying-Cam 3.0 SARAH

Волк с Уолл-стрит (2020)

Для создания кадров фильма «Волк Уолл-стрит» с высоты птичьего полета съемочной группе помогла американская компания «Freefly Cinema». Съемки из воздуха вечеринки в бассейне были сняты дроном с помощью камеры Canon C500 с качеством 4K, прикрепленной к беспилотнику Freefly.

Поставщик дроновFreefly Cinema

ДронFreefly

Спектр (2020)

Одной из самых динамичных сцен фильма был бег Джеймса Бонда по крыше, в основном сцена была снята с помощью дронов на крыше возле Трафальгарской площади в Лондоне.

Для съемок компании понадобилось специальное разрешение от Управления гражданской авиации, потому что сцена была снята ночью, а использование БПЛА в центре Лондона ограничено в целях безопасности.

Поставщик дроновHelicopter Film Services

ДронAerigon MK II

Мстители: эра Альтрона (2020)

Компания Helicopter Film Services снимала воздушные сцены в Хендоне (Великобритания). Команда из трех человек обслуживала квадрокоптер, на котором была установлена камера RED Dragon.

Команда снимала фоновые сцены и экшн, действуя в соответствии с инструкциями режиссера Джосса Уидона и второго режиссера Бэна Дейвиса. Камера снимала отдельные участки города, и из набора этих кадров специалисты по спецэффектам сделали общую 3D-модель.

Поставщик дроновHelicopter Film Services

ДронAerigon MK II

Робот по имени Чаппи (2020)

В фильме один из роботов пролетает через стеклянное окно на полной скорости. Эта сцена была снята с использованием дрона, и, хотя кадр нельзя было бы заснять с помощью вертолета, его можно было сделать с кабельной камерой. Тем не менее, выбор пал на квадрокоптер, который сделал сцену более динамичной.

Поставщик дроновDrone Crew

ДронRED Scarlet

Мир Юрского периода (2020)

Воздушные сцены были отсняты с помощью камеры RED Dragon и системы SHOTOVER K1 с объективом FUJINON 19-90mm Cabrio.

Поставщик дроновTeam 5 Aerial System Rentals

ДронНеизвестно

Неудержимые 3 (2020)

На дрон было снято около 30 сцен фильма, в том числе первая, которая отображает перестрелку поезда и вертолета.

Поставщик дроновZM Interactive

ДронНеизвестно

Гарри Поттер и тайная комната (2002)

Сцена с летающей машиной была создана с помощью компьютерной графики, но основа для нее была снята с помощью дрона.

Поставщик дроновНеизвестно

ДронFlying-Cam 3.0 SARAH

Беспилотник на съемочной площадке может заменить работу крана для операторской группы и даже вертолета, и качество съемки при этом окажется выше. Дрон гораздо мобильнее этих систем и позволяет делать съемку с абсолютно разных ракурсов, а также быстро менять расстояние до объекта — сейчас он отображает блики в глазах актера, а через несколько секунд показывает сцену с высоты птичьего полета.

Поскольку дроны обходятся при этом гораздо дешевле операторской группы, в кинематографе их используют достаточно широко. Для создания видеоконтента высокого качества нужен мощный дрон, способный поднять тяжелую видеокамеру, работать при любых погодных условиях, обеспечивать ровную картинку при помощи стабилизационной системы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector