Устройство и принцип работы квадрокоптера

Содержание

Что такое квадрокоптер, зачем он нужен, кто его придумал и как он устроен?

Устройство и принцип работы квадрокоптера

Приветствуем всех, кто не безразличен к БПЛА и по этой причине оказались на страницах нашего сайта! Что такое квадрокоптер? Как и кем был разработан? Почему он стал таким популярным сегодня? Как летает, как устроен, и для каких целей предназначен? Зачем и для чего он нужен?

Пожалуй, это основные вопросы, которые интересуют новичков в беспилотном пилотировании. Приобретение первого дрона – дело ответственное, ведь от того, каким он окажется, во многом зависит ваш дальнейший интерес и увлечение коптерами в принципе.

Именно поэтому важно иной раз обратиться к истокам, чтобы иметь общее представление о таких современных гаджетах, знать, чего от них ожидать, понимать принцип работы квадрокоптера и т.п. Все эти и другие аспекты мы постараемся осветить сегодня более подробно.

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.

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.

Кто придумал?

История создания/разработки таких БПЛА уходит корнями в первую половину прошлого века.

Первый действующий прототип всех действующих ныне любительских и профессиональных дронов, а также вертолетов появился в 1922 году и получил название «вертолет Ботезата».

В рамках первых тестовых полетов ему удалось не только успешно подняться в воздух, но и поднять с собой на высоту до четырех метров груз весом около 450 килограмм.

Георгий Александрович Ботезат – тот, кто придумал квадрон, был гражданином США российского происхождения, изобретателем, естествоиспытателем и профессором Петроградского института высоких технологий.

Разработки первого в мире квадрона под его началом велись при финансовой поддержке армии США. Военным требовался летательный аппарат, который сможет производить вертикальные взлеты и посадки. Со временем проект был прикрыт из-за определенных технических трудностей.

Основная проблема состояла в обязательном наличии попутного ветра для полетов. Ученый так и не успел довести разработку и оптимизацию схемы вращения двигателей до конца.

Почему именно 4 мотора?

Испытания вертолета с 4-мя винтами начались под руководством Ботезета в 22-м году. Устройство квадрокоптера на основе четырехвинтовой конструкции еще в те времена было признано наиболее устойчивым и оптимальным с точки зрения полетных характеристик.

Благодаря многовинтовому принципу работы, аппарат становился легко управляемым. Для поворота достаточно было изменить положение носовой части коптера.

В более поздние времена, когда начальные квады на радиоуправлении обзавелись полноприводной винтовой системой, они получили абсолютный баланс и максимальный полетный контроль, а все недостатки квадрокоптеров были минимизированы за счет внедрения новых технологий и электроники. По сей день 4-моторный коптер — лучший и самый надежный с точки зрения конструкции, летных и технических характеристик.

Мультикоптеры

Мультикоптер – это альтернативный, вариант квадронов, превосходящий их по количеству моторов. Его несущие винты вращаются диагонально и в противоположных по отношению друг к другу направлениях.

Различаются мультикоптеры между собой количеством моторов. В современной практике помимо трех- и четырехвинтовых моделей встречаются гексакоптеры и октокопторы с 6- и 8-ю пропеллерами, соответственно. Количество винтовых элементов по большому счету определяет возможности пиковых нагрузок аппарата по массе, то есть то, сколько веса он сможет взять с собой на борт.

Устройство и принцип работы

Принцип действия современных коптеров предельно прост. Каждый несущий винт приводится в движение электромотором. Одна часть двигателей вращается по часовой стрелке, а вторая – против. Это позволило исключить из конструкции квада хвостовой винт и сложный в плане конструктивной реализации автомат перекоса.

Рама

Как правило, каркасная рама любого квадрика имеет X-образную форму. На конце каждого из четырех лучей закреплена винтомоторная конструкция, обеспечивающая аппарату необходимую летную тягу.

Часто для придания оригинальности кваду раму украшают имитацией кабины пилота, различными принтами и светодиодными огнями. К слову LED-подсветка выполняет не только декоративную функцию – зачастую она помогает пилоту ориентироваться в управлении и позиционировании квадрика, а также необходима для пилотирования в темное время суток.

Платы управления и полетный контроллер

Контроллерная плата – мозг любого дрона. Она отвечает за все бортовые программные функции, включая контроль оборотов двигателей, съемку интегрированной камерой, позиционирование в пространстве на основе GPS-координат, работу светодиодов, выполнение виражей, прием различных сигналов с ДПУ и многое другое.

Мотор

Большая часть любительских мультикоптеров оснащена двумя типами электродвигателей – коллекторными и бесколлекторными. Как правило, вторые используются в бюджетных, любительских и наиболее простых вариантах. Их мощности вполне достаточно для поднятия в воздух мало и средне весовых квадронов любительского класса.

Коллекторные двигатели имеют другую, более совершенную конструкцию и несколько иной принцип работы. Они лишены коллекторов и щеток. Магнитные элементы расположены вокруг вала и выполняют непосредственно роторную функцию. Таким образом, двигатель работает с более плавным контролем оборотов у винтов и с большей отдачей, что обеспечивает лучшую тягу, энергорасход и производительность.

Трансмиттер и Пульт управления

Трансмиттер, то есть передатчик сигнала или пульт управления – это основной контрольный элемент любого квадрика. Контроль осуществляется посредством радиоволн, излучаемых аппаратурой на определенной частоте (как правило, это 2,4ГГц для радиосигнала и 5,8 для AV-видеосигнала с большим радиусом покрытия).

Регуляторы оборотов

Регуляторы оборотов или контроллеры скорости полета отвечают за контроль мощности двигателей. Суммарный рабочий ток этих элементов должен превышать по своим показателям максимальный ток электромоторов. Среди основных параметров, о которых нужно знать, подбирая оборотные регуляторы самостоятельно, стоит отметить максимальный рабочий ток и диапазон рабочих напряжений.

FPV

В данном контексте аббревиатура FPV подразумевает трансляцию видео с бортовой камеры агрегата на принимающее устройство в режиме реального времени от первого лица. В качестве приемника могут использоваться очки VR, а также пилотный шлем или монитор трансмиттера/смартфона. Иными словами, технология позволяет видеть пилоту то, что «видит» дрон в момент планирования.

Подвес с камерой

Это важная часть любых мультикоптеров с функцией съемки. Подвесное крепление служит для соединения видеокамеры с корпусом аппаратика. Она может иметь несколько осей (обычно две или три), позволяющих вращать камеру для захвата изображения в различных направлениях.

Нередко подвес оснащается специальными демпферными подушками, которые призваны гасить вибрации и обеспечить качественную стабилизацию видео на аппаратном уровне.

Батарея

АКБ – это сердце квадронов, обеспечивающее зарядом винтовые моторы. Они могут иметь моноблочную или многоблочную структуру, от чего во многом зависит их емкость. Аккумуляторные блоки подсоединяются в электроники посредством специальных клемм и устанавливаются на борт в специальных блоках. Для многих моделей предусмотрена возможность замены АКБ на аналогичные или с большей мощностью.

Чтобы понять, можно ли использовать другую батарею, необходимо внимательно почитать описание или инструкцию к агрегату.

Почему так популярен?

Ошеломительную популярность эти устройства получили в последние несколько лет, во многом благодаря параллельному развитию мобильных и видеотехнологий. С появлением высокотехнологичных смартфонов и повсеместными селфи, актуальными стали и так называемые селфи-дроны – миниатюрные беспилотники с камерой, позволяющие делать отменные селфи и видео.

Сложности в управлении

Новичок на этапе обучения может столкнуться с некоторыми трудностями контроля. В основном они связаны с пространственной ориентацией аппаратика и координацией движений стиков, что, надо сказать, по началу действительно очень непривычно.

Однако для таких случаев многие производители (в частности бюджетных модификаций) предусмотрели такую полезную функцию, как Headless Mode. Она меняет ориентацию дрона таким образом, что пилоту не нужно задумываться о том, где у квадрона зад, а где перед.

Бпла и современное законодательство

В настоящее время на законодательном уровне действуют определенные ограничения в контексте применения и использования квадрокоптеров. Например, каждый дрон весом 0,25 – 30 кг подлежит регистрации на территории РФ и подразумевает наличие у пилота полетной лицензии.

К тому же придется получать разрешение на полеты, для которого потребуется удостоверение летной пригодности, доступ к эксплуатации воздушного пространства и удостоверение правомерности БПЛА-пилотирования. Если планируется ведение съемки в определенных регионах, то потребуется также соответствующе разрешение.

Будущее дронов

На что еще способны и для чего нужны людям коптеры, кроме развлечений?

Уже сегодня довольно успешно применяются такие летательные аппаратики для помощи строительным бригадам при монтаже сложных, композиционных конструкций, в сельском хозяйстве, при съемках документальных фильмов формата BBC, и даже для транспортировки людей.

Последний пункт можно считать особо интересной, революционной перспективой в мире БПЛА. Отдельную статью, посвященную таким крупногабаритным беспилотникам вы можете найти на страницах нашего сайта.

Надеемся, статья оказалась полезной и познавательной для вас. Если так, подпишитесь на наши обзоры и расскажите о них друзьям/знакомым в соцсетях. Удачного освоения ваших первых беспилотников!

(3 5,00 из 5)
Загрузка…

Источник: https://DronGeek.ru/novichkam/chto-takoe-kvadrokopter

Что представляет собой квадрокоптер

Устройство и принцип работы квадрокоптера

Радиоуправляемые летательные аппараты приобрели широкую популярность на рынке. Но остается еще немало людей, которые не знают, что это такое квадрокоптер? Он представляет собой летательный аппарат, движение которого обеспечивается за счет вращения специальных пропеллеров.

Как работает квадрокоптер

Летательный аппарат или как его еще называют дрон, имеет достаточно простую конструкцию. Принцип работы квадрокоптера заключается в регулировании скорости при помощи двигателей, оснащенных пропеллерами.

У коптера есть четыре пропеллера, причем два из них двигаются по часовой стрелке, а два других – против нее.

Таким образом, благодаря замедлению одних двигателей и ускорению других он получает возможность использовать осевое вращение для поворота в правую либо левую сторону.

Чтобы двигаться в горизонтальном направлении квадрокоптер увеличивает тягу с одной стороны и соответственно уменьшает ее со второй. Скорость движения в определенном направлении зависит от угла наклона. Если полет происходит при сильном ветре, то квадрокоптер автоматически наклоняется по направлению движения. Это дает возможность компенсировать воздушные порывы.

Принцип работы квадрокоптера строится на использовании электронных гироскопов, которые определяют уровень. Кроме того, он оснащен акселерометрами, измеряющими уровень смещения по осям. А изменение высоты и скорости полета достигается за счет замедления или соответственно ускорения работы двигателей.

Из каких элементов состоит дрон

Новичков также интересует вопрос что это такое квадрокоптер, и особенности его конструкции. Итак, из чего состоит квадрокоптер:

  • рама, составляющими элементами которой считаются пластиковая крестовина и четыре алюминиевых луча. Она является достаточно важной слагающей, поскольку именно от рамы зависит внешний вид коптера и расстановка узлов;
  • плата-контроллер считается самым важным элементом дрона. Ведь именно она определяет функциональные возможности устройства. Плата должна быть расположена на одном уровне с винтами. Кроме того, она должна чувствовать виброизоляцию от рамы. Чем лучше расположена плата, тем стабильнее будет полет квадрокоптера;
  • мотор. Подойдут любые бесколлекторные модели с мощностью от 800 до 1200 kV;
  • электронный регулятор хода, сокращенно ESC. Этот элемент должен соответствовать некоторым требования. Прежде всего, изменение газа должно сопровождаться минимальным временем отклика. Кроме того, некоторые модели оснащены защитой от помех. Нередко они воспринимают резкие скачки сигнала в качестве помехи и автоматически прекращают работу. Поэтому рекомендуется приобретать уже проверенные на практике ESC;
  • пропеллеры. Для дрона требуется по два парных пропеллера. В отличие от авиационных они достаточно узкие и имеют небольшой шаг винта;
  • соединительные провода. У квадрокоптера большое количество разнообразной коммутации. Чтобы разместить ее красиво и одновременно функционально понадобится специальная плата, на которой уже есть разведенные дорожки питания;
  • приемник;
  • навигационные огни, помогающие определить местоположение дрона в темное время суток;
  • датчики. Их минимальный набор состоит из трех гироскопов, которые дают возможность уравновесить аппарат в процессе движения. Если у модели предусмотрен акселератор, то дрон самостоятельно может принять горизонтальное положение в процессе полета. Существуют также и другие датчики, определяющие высоту, скорость полета, интенсивность ветра, расстояние до предметов и т. д.;
  • полезные мелочи. К ним можно причислить девайс, который облегчает поиск упавшего квадрокоптера;
  • корпус, обеспечивающий защиту платы от внешнего воздействия;
  • крепеж для видеокамеры.

Следует заметить, что все элементы, из чего состоит квадрокоптер, необходимо грамотно расположить, чтобы обеспечить максимальную устойчивость устройства.

Какие бывают виды квадрокоптеров

Классификация квадрокоптеров осуществляется сразу по нескольким параметрам. Прежде всего, в зависимости от наличия видеокамеры различают дроны с камерой и без нее.

Также их можно поделить на профессиональные и любительские. Для изготовления первых используются высококачественные материалы, к примеру, углеродное волокно.

Они укомплектованы современными компасами, контроллерами, различными сенсорами и другими девайсами.

Многие дроны обладают специальными подвесками для стабилизации аппарата во время полета. Что касается видеокамер, то применяется достаточно широкий диапазон разнообразных вариантов – от достаточно простых моделей до профессиональных камер стоимостью несколько тысяч долларов.

В большинстве случаев профессиональные дроны применяются для ведения видеосъемки с высоты птичьего полета. Их стоимость начинается от нескольких тысяч долларов.

Классификация квадрокоптеров также предполагает выделение из их массы любительских моделей. Они предназначены для любителей радиоуправляемых летательных аппаратов.

Достаточно часто в их комплектацию не включена камера, и все функциональное предназначение устройства сводится к простому пилотированию дрона. Если камера все же присутствует на такой модели, то качество записи оставляет желать лучшего.

Стоимость таких коптеров начинается от нескольких десятков и заканчивается несколькими сотнями долларов.

В зависимости от предназначения различают следующие виды дронов:

  • квадрокоптер, ориентированный на ведение профессиональной съемки;
  • гоночный коптер;
  • уличный дрон, оснащенный передающей камерой;
  • домашний квадрокоптер. Он вполне может уместиться на ладони взрослого человека и используется исключительно в закрытых помещениях.

Источник: https://kopterinfo.ru/kvadrokoptery/kvadrokopter-chto-eto-takoe.html

Что такое квадрокоптер? История, принцип работы

Устройство и принцип работы квадрокоптера

Квадрокоптером называют летательное устройств, которое строят по схеме вертолета, но несущих винтов у этого аппарата четыре.

История

В целом вертолеты с несколькими винтами разрабатывали еще в начале вертолетостроения. Попыток создать многовинтовой вертолет было много, но первый квадрокоптер, который смог взлететь и держался в воздухе, был разработан Георгием Александровичем Ботезатом (русско-американский конструктор). Испытания конструкции проходили в 1922 году.

У первых аппаратов был один недостаток: вращение мотора передавалось сразу на 4 винта. После того как был создан автомат перекоса и хвостовой винт разработка и испытания квадрокоптеров завершились. В 1950-х годах начали проводиться новые разработки, но успехов достигнуть так и не удалось.

XXI век изменил все. Квадрокоптеры получили новую жизнь, но аппараты были созданы для беспилотного использования. Конструкция квадрокоптера отличается простотой, поэтому нередко этот аппарат используют любители для моделирования.

На квадрокоптеры обычно устанавливают камеру, но она не мешает устройству работать и летать, так как располагается вдалеке от зоны работы винтов.

Четырехвинтовой мультикоптер может использоваться для малозатратной киносъемки и фото с воздуха.  

Принцип работы квадрокоптера

Четырехвинтовое устройство оборудовано 4 винтами постоянного шага. Такой мультикоптер отличается от одно- и двухвинтового тем, что автомата перекоса у него нет. У каждого пропеллера есть свой двигатель, приводящий устройство в движение.

Всего у четырехвинтового мультикоптера 4 двигателя, каждый из которых имеет собственное зарядное устройство (аккумулятор). 2 винта осуществляют вращение против часовой стрелки, 2 пропеллера – в обратном направлении.

Благодаря такой работе основных винтов, мультикоптер не нуждается в хвостовом винте.

Маневрирование квадрокоптера осуществляется путем регулирования скорости пропеллеров и происходит таким образом:

  •     подъем устройства происходит путем ускорения всех четырех винтов;
  •     движение конструкции в сторону происходит, когда с одной стороны увеличивается скорость вращения пропеллеров, а с другой замедляется;
  •     поворот устройства — вращающиеся против часовой стрелки пропеллеры ускоряются, а те, что движутся по часовой стрелке, замедляются.

Устройство квадрокоптера

В квадрокоптере 4 винта, каждый из которых работает от собственного двигателя. Все винты работают целостно. Контролировать работу устройства получается благодаря микропроцессорной системе.

Команды радиоуправления передаются на устройство и системой переводятся в команды каждому двигателю. Для стабильного зависания квадрокоптера в воздухе, на них обязательно устанавливают 3 гироскопа.

Это позволяет зафиксировать крен мультикоптера.

В некоторых случаях на аппарат могут быть установлены акселерометр (позволяет зафиксировать устройство в горизонтальном положении) и бародатчик (помогает установить аппарат на нужной высоте).

Для удержания небольшой высоты и посадки в автоматическом режиме, может использоваться сонар. Он помогает облетать препятствия. На четырехвинтовой мультикоптер устанавливают приемник GPS. Он позволяет заранее записать с компьютера маршрут, по которому устройство будет лететь.

Если связь с управляющим будет потеряна GPS-приемник помогает вернуть квадрокоптер к месту старта.

В зависимости от расположения двигателей, устройства делятся на 2 вида:

  •     Крестообразный. У мультикоптеров этого вида двигатели размещены так: по одному двигателю спереди, сзади и по бокам.
  •     В виде буквы «Х». В таких устройствах 2 пропеллера находится спереди, 2 сзади. Вместе они напоминают букву «Х».

 Виды квадрокоптеров

  1. TriCopter – 3 винта
  2. QuadCopter – 4 винта
  3. XCopter – 4 винта в X-образном положении направления полета
  4. Y4Copter и Y6Copter – 3-х позиционный коптер с допорлнительными винтами, вращающимися в противоположную сторону для большей устойчивости и маневренности
  5. HexaCopter и OctoCopter – 6-ти и 8-ми винтовые коптеры
  6. H6Copter – 6 винтов по 3 параллельных пары
  7. ButterflyCopter и TwinQuadCopter – усложненные конструкции, состоящие из двух независымых винтовых комплексов.

Также квадрокоптеры можно поделить на 3 вида по сборке:

  1. Полностью готовы к запуску. Покупные устройства уже собраны и готовы к полету. Они удобны тем, что достав мультикоптер из коробки, его можно сразу использовать: он настроен, откалиброван, не смещен центр тяжести.

Устройства бывают разных ценовых категорий. Брендовые аппараты имеют высокую цену.  Такие конструкции можно смело назвать «полноценными». Использовать такие устройства уместно для видеосъемки, фото с воздуха.

Дорогие брендовые модели оснащены хорошей камерой, GPS-приемником  и многим другим. Бюджетные модели создаются из материала невысокого качества, детские квадрокоптеры делают из пластика.

Такие модели подходят новичкам, детям.

  1. Нуждаются в частичной сборке. Такая конструкция практически готова к полету. Обычно это частично собранный аппарат. Иногда некоторые части нужно докупить, укомплектовать и смело пользоваться. Такой комплект обычно стоит дешевле брендового готового устройства.
  2. Комплект для сборки с нуля. Такая конструкция содержит в себе лишь самые необходимые комплектующие. В комплект не входит камера, передатчик. Управление таким устройством осуществляется с земли.

За и Против

Плюсы четырехвинтового мультикоптера:

  •     Эксплуатация недорогая. Даже при поломке запчасти легко подобрать в магазине и заменить.
  •     Полет очень стабильный.
  •     Емкий аккумулятор. Хорошая батарея обеспечивает длительную работу устройства, возможность перемещать небольшие грузы и производить длительную видеосъемку.

Единственный недостаток – цена. Существуют и бюджетные модели, но качество материалов не всегда самое хорошее. К тому же на нем установлено лишь самое необходимое. Если вам нужен квадрокоптер для профессионального использования, придется выложить немалую сумму.

Источник: https://xn--80abmurblt.xn--p1ai/quadrocopter

Устройство квадрокоптера

Устройство и принцип работы квадрокоптера

Квадрокоптер – это летательный аппарат небольших размеров, имеющий 4 пропеллера, приводящих его в движение. Собрать простой летательный аппарат с четырьмя винтами из запчастей, сможет даже школьник, но для того, чтобы ему это сделать в первую очередь необходимо узнать каково устройство квадрокоптера и что он из себя представляет.

Устройство квадрокоптера

Современные модели – это беспилотные летательные аппараты, в большей степени выполняющие роль интересной игрушки. Но, несмотря на это, большой сегмент рынка занимают профессиональные модели, которые оснащаются цифровой камерой.

Они служат заменой операторского крана и других сложных приспособлений, которые не так легко использовать внутри помещений со скованным пространством или на открытых территориях, где применение съемок с других летательных аппаратов невозможно.

Принцип работы квадрокоптера

Принцип работы квадрокоптера

Элементы для дрона можно приобрести по отдельности или даже сделать собственными руками. Однако для того чтобы конструкция поднялась в воздух нужно понимать принципы, по которым построено устройство квадрокоптера.

Винты, поднимающие его в воздух, управляются парными синхронными двигателями, которые могут быть коллекторными и бесколлекторными. Расположенные по крайним противоположным точкам диагоналей пропеллеры двигаются в одном направлении (по часовой стрелке или наоборот).

Два другие аналогичные элемента двигаются в противоположную сторону. За их работу отвечает блок управления (плата) и аккумулятор, питающий их. Посредством приемника управляющая плата получает сигналы от дистанционного пульта. Пультом, в свою очередь, управляет пользователь, находящийся на удалении от аппарата.

Сигнал, подаваемый от аппаратуры, дает команду управляющему блоку, и он усиливает или ослабляет работу двигателей.

В зависимости от того, сколько двигателей приостанавливают или усиливают свою деятельность, меняется характер и траектория движения дрона. Он может:

  • Подниматься вверх;
  • Спускаться;
  • Двигаться по горизонтали:
    • Вперед;
    • Назад;
    • Влево;
    • Вправо.

Аналогично тому, как происходит движение, также производится и наклон аппарата. Кроме того, некоторые модели могут кружиться на месте и даже выполнять т.н. флипы – перевороты вокруг оси на месте.

Рама квадрокоптера

Рама квадрокоптера

Эта составная часть выполняет роль основы, на которую крепятся все остальные элементы от аккумулятора до двигателей и светодиодов. Иногда рама может быть совмещена с наружной обшивкой – корпусом для уменьшения нагрузки на двигатели, путем снижения веса общей конструкции.

Ее изготавливают из полимеров или сплавов прочных, но легких. Кроме них широко используются стекловолокно, карбон и им подобные материалы, обеспечивающие максимальную жесткость конструкции. Несбалансированная рама будет портить траекторию не хуже сгоревшего двигателя, поэтому на нее нужно обращать пристальное внимание.

Чаще всего это крестовина по крайним точкам которой крепятся двигатели, а по центру – управляющий блок. Сверху и снизу она обычно укрывается корпусом, но есть модели, которые обходятся без него. Поэтому на нее будут крепиться все остальные элементы, в том числе и опорные шасси.

Плата управления квадрокоптером

Плата управления квадрокоптером

Одним из самых интересных компонентов, которое имеет устройство квадрокоптера, является плата управления квадрокоптером. От работы этой маленькой запчасти зависит стабильность полета, и, по сути, она является мозгом летающего аппарата.

Его программируют и в результате получают систему управления, работающую под руководством оператора. При помощи шлейфа она соединяется с каждым мотором и подает на него управляющий сигнал (запрограммированную команду).

Чем большее количество сигналов сможет обрабатывать плата, тем больше трюков сможет выполнять дрон, а, значит, эффектнее будет полет.

Набор датчиков подключается именно сюда. Акселерометр, барометр и даже GPS передают ей свои показания, которые она должна обрабатывать. Здесь же формируется и обратная связь с оператором через передатчик, установленный на корпусе.

Двигатели квадрокоптера

Двигатели квадрокоптера

Ввиду того что основная нагрузка приходится на двигатели, они являются одним из расходных материалов, которые обычно стоят на втором месте по «убиваемости» после винтов (пропеллеров).

Если конструкция коптера разборная, то заменить их несложно, нужно лишь найти соответствующую модель, и молиться, чтобы подобные еще были в наличии.

В противном случае придется менять сразу несколько, дабы не ухудшить полетные характеристики.

Больше всего проблем возникает с механическими частями двигателей. Если они открытые, внутрь может попасть мусор, например, песок при посадке, и повредить аппарат.

К каждому двигателю (всего 4) присоединяются пропеллеры по одному сверху или снизу в зависимости от конструкции.

Аккумулятор квадрокоптера

Аккумулятор квадрокоптера

Важный элемент коптера – его аккумулятор. От его емкости (выражается в миллиампер часах) зависит, как высоко сможет подняться летательный аппарат, как долго и как далеко он сможет лететь. Миниатюрные модели держатся в воздухе не более 3-5 минут.

Более продвинутые от 8 до 15. Абсолютного максимума достигает емкость у тех моделей, которые могут поднять в воздух 3-х или 4-баночный аккумулятор. Их полет продлится до 20 минут и более.

При этом устройство также может питать камеру, подключенную к нему и не имеющую собственного аккумулятора.

Управление квадрокоптером

Управление квадрокоптером

Особых сложностей в работе с аппаратом не возникает, если это хорошо спроектированное устройство с продуманной системой обработки сигналов, большим количеством датчиков и системой стабилизации на основе многоосевого гироскопа.

Чем больше у него осей, тем аккуратнее будет управление и послушнее устройство квадрокоптера. При этом степень сложности может заключаться и в опытности оператора, занимающегося его перемещением в пространстве.

Для этого используется аппаратура, иногда с трансмиттером и собственным аккумулятором (или питающаяся от батареек).

Купить квадрокоптеры DJI вы можете в нашем магазине — бесплатная доставка по России и СНГ, хорошие цены!

обзор квадрокоптеров

Источник: http://kvadrokopters.com/blog/obzor/ustroystvo-kvadrokoptera/

Разработка квадрокоптера: идеи и примеры

Устройство и принцип работы квадрокоптера

Мультикоптеры — летающие устройства, которые построены по подобию вертолета. У них может быть от трех несущих винтов. Наиболее популярным мультикоптером является квадрокоптер — устройство с четырьмя несущими винтами. Его первую работающую версию создал американо-российский изобретатель Георгий Ботезат. На тот момент в квадрокоптере была предусмотрена кабина пилота.

Сегодня основное преимущество квадрокоптеров — бесплотность. В ХХІ веке квадрокоптеры стали доступным устройством, которое покупают для развлечения. Их используют для съемок видео, прикрепляя к нижней части фото- и видеокамеры, чтобы снимать ролики с высоты птичьего полета.

Компания Amazon разрабатывает проекты доставки посылок дронами и планирует постройки складов-ульев, с сотнями окон для вылета дронов.

Первый квадрокоптер, 1923 год, разработка авиаконструктора Ботезата

Исследователи используют дроны для доступа в сложнодоступные или опасные для человека зоны. При желании квадрокоптер можно оснастить устройством сбора информации об окружающей среде: он может снимать атмосферные показатели или собирать образцы пород.

Военные дроны — значительный сегмент мультикоптеров. Среди прочего их используют для переноса бомб. Они позволяют наносить относительно точные авиаудары, не рискуя жизнью пилотов. Барак Обама, сорок четвертый президент США, старался по максимуму использовать потенциал дронов, в отличие от многих своих предшественников, которые делали ставку на человеческие ресурсы.

RQ-7 Shadow, военный дрон, который переносит взрывчатку

Также военные используют небольшие квадрокоптеры для разведки: сбора информации и съемки территорий.

Как и в случае с бомбами, дрон позволяет сохранить человеческие жизни и получить фото или видео с местности, не посылая туда живого разведчика.

При этом фото в режиме реального времени отправляются на сервера ведомства, и если его собьют, информация все равно останется у военных. Также дроны могут выполнять и функцию патрулирования территории.

Разработка квадрокоптера: бизнес-перспективы

С точки зрения бизнеса, наиболее перспективными являются гражданские мультикоптеры. В 2016-м году компания Business Insider прогнозировала, что к 2020-му году рынок гражданских дронов будет оцениваться в 12 миллиардов долларов.

По оценке New York Times в 2016-м году в мире продано 9,4 миллиона гражданских дронов на сумму в 3 миллиарда долларов.

Пользовательские квадрокоптеры — популярный подарок для подростков, они пришли на смену игрушечным радиоуправляемым самолетам.

Еще одна интересная разработка будущего — беспилотный дрон-такси. На саммите World Government Summit, который в начале 2017-го года прошел в Дубаи, объявили, что EHang 184 в тестовом режиме будет работать в ОАЕ.

В дрон помещается один человек, летает он благодаря двум винтам-пропеллерам, максимально возможная длительность поездки — 30 минут. Использовать его планируют для доставки пассажиров из аэропорта в пределы города.

Корпорация SnapChat напротив работает над проектом крошечного коптера, который будет летать вокруг владельца, помогая транслировать свою жизнь в приложение.

Судя по новостям, компания работает над собственным дроном и подстраховывается, покупая разработки тех, кто преуспел в создании компактных дронов.

В августе 2017-го года журналисты писали о том, что компания ведет переговоры со стартапом Zero Zero.

Хоть сама компания и отрицает это, но шаг вписывается в стратегию развития бренда.

До этого, также в 2017-м году, Snapchat приобрели Лос-Анджелесскую компанию Ctrl Me Robotics, которая также создает малогабаритные дроны.

Технофутурологи склоняются к тому, что дрон, который летает за хозяином — идея, которая понравится целевой аудитории (рожденные в середине 90-х — начале 20-ых) и покажет хорошие продажи.

Разработка Zero Zero — дрон, который летает за его владельцем, может снимать фото и видео. Из плюсов — встроенный ИИ, который узнает хозяина. Из минусов — слабая батарея, которая поддерживает всего 8 минут съемки видео, что ничтожно мало для устройства, которое стоит несколько сотен долларов.

Хотите, чтобы ваш стартап был следующим в списке приобретений SnapChat? Обратитесь в KLONA, мы поможем разработать квадрокоптер и построим для него стратегию продвижения.

Промышленный квадрокоптер Aeryon Scout, который используется для поиска пропавших людей

Промышленный дизайн квадрокоптеров: конструкция

Дроны различаются количеством несущих винтов. На рисунке ниже, с типологией мультикоптеров видно наиболее популярные типы. Чтобы дрон зависал и находился на одном месте, все винты должны крутиться с одной скоростью.

Стороны оборота пропеллеров в разных модификациях изображены на схеме ниже. Зависающее положение используется для фотосъемки с длительной выдержкой.

Это позволяет получить кадры высокой точности, которые используют в геодезии, археологии или для получения разведданных.

Разработка квадрокоптеров: возможные конструкции винтов

Ориентация мультикоптера в пространстве определяется 3 показателями:

Чтобы менять направление полета, нужно изменять эти углы с помощью пульта управления квадрокоптером. Корпус пульта должен быть эргономичным и не скользящим.

Показатель скорости вращения винтов квадрокоптера — газ. Чем он выше, тем скорее коптер набирает высоту.

Квадрокоптеры оборудованы обязательными датчиками, которые регулируют положение аппарата в воздухе:

  • Гироскоп, который измеряет угловую скорость;
  • Акселерометр, который измеряет ускорение;
  • Регуляторы скорости, которые управляют сигналом контроллера.

Камера — не обязательная составляющая квадрокоптера. Она может быть встроена производителем или установлена отдельно, пользователем.

Среди всех дронов квадрокоптер является наиболее популярным вариантом для цивильного использования. В свою очередь среди квадрокоптеров наиболее удобной конструкцией является схема, где винты расположены по аналогии буквы «X».

Составляющие части квадрокоптера: разобранная 3D-модель дрона

Создание корпуса для квадрокоптера: отталкиваемся от габаритов

Вес квадрокоптера колеблется от одного до четырех килограмм.

Конструкция квадрокоптера позволяет ему поднимать вес в несколько килограмм, носить тяжелые профессиональные камеры и транспортировать небольшие посылки.

Чтобы поднять камеру, квадрокоптер должен быть не меньше 20 сантиметров в длину. Amazon видит в дронах будущее доставки и уже запатентовал идею склада, с сотней отверстий для вылета дронов.

Схема логистического центра, который запатентовала Amazon

Длина крупногабаритных квадрокоптеров стартует от 50 сантиметров. Они являются более прочными, в сравнении с малогабаритными (до 20 сантиметров) и среднегабаритными дронами (20 — 50 сантиметров).

Такие квадрокоптеры оснащены мощными батареями, которые продлевают время полета до получаса. Они маневренны, выдерживают столкновения в лоб и не боятся сложных погодных условий.

Все это предусматривает их конструкция и продуманный корпус.

Конструкция корпуса квадрокоптера обычно имеет обтекаемую форму, для уменьшения сопротивления.

Конструкция военного дрона-разведчика

Квадрокоптеры, как и многие другие изобретения часто используют в дизайне зооморфизм. Обычно это не чисто дизайнерское решение. Конструкторы и проектировщики заимствуют у животных и технические решения, например квадрокоптер SCAMP умеет не только летать, а и карабкаться, принцип передвижения позаимствован у геккона.

3D-моделирование квадрокоптера SCAMP: живая природа на службе у инженеров

3D-печать деталей для квадрокоптера: применение в любительском моделировании

Сконструировать простейший квадрокоптер относительно просто.

Мода на БПЛА (беспилотные летательные аппараты), которая захлестнула мир в начале 2010-ых и тот факт, что при желании собрать свой квадрокоптер может каждый, у кого есть желание и доступ в интернет, повлияла на рост интереса к 3D-моделированию. Если вы сделали 3D-модель квадрокоптера и хотите напечатать ее, KLONA поможет. Наша студия промышленного дизайна может изготовить корпус квадрокоптера методом 3D-печати.

Серийное производство квадрокоптеров в KLONA

Любительское моделирование подходит в качестве хобби, но если у вас есть идея и работающий прототип квадрокоптера, мы поможем наладить серийное производство дронов. Этапы налаживания производства в КЛОНА состоят из таких шагов:

  1. Создание 3D-модели. Если у вас уже есть наработки, мы используем их, если они отсутствуют, то мы возьмем вашу идею и приступим к реализации.

  2. После всех этапов разработки модели, мы утвердим ее и напечатаем. Полученный прототип корпуса потребуется доработать.

  3. Тестирование. Потребуется понять, способен ли квадрокоптер выполнять все задуманное, хорошо ли работают механизмы, что отвечают за полет, не перегревается ли аккумулятор.

  4. Правки, изготовление нового корпуса и пресс-формы.

  5. Печать нескольких корпусов и проверка работоспособности пресс-формы.

  6. Запуск серийного производства.

На каждом этапе могут требоваться доработки, поэтому мы перестраховываемся и тестируем модель, а не делаем пресс-форму с первого прототипа.

Заказать разработку квадрокоптера вы можете в студии промышленного дизайна КЛОНА. Работайте с профессионалами, чтобы результат вас не разочаровывал!

+7 (499) 112 08 50

hi@klona.ru

Источник: https://klona.ru/blog/promyshlennyy-dizayn/razrabotka-kvadrokoptera-idei-i-primeri

Чудо-зверь «квадрокоптер»: принцип работы, устройство, разновидности – ГородТольятти

Устройство и принцип работы квадрокоптера

01.02.2019 19:20

Один из наиболее популярных аппаратов на рынке современной техники – квадрокоптер. Всей прогрессивной половине человечества кажется, что не существует в мире личности, которая хоть раз не столкнулась бы с этим чудо-агрегатом.

Однако есть немало людей, которые не прочь узнать, что же такое квадрокоптер, и познакомиться с его возможностями и функционалом поближе.

Итак, квадрокоптер – высокотехнологичный полетный аппарат на радиоуправлении (мультикоптер), подъемная тяга на котором создается посредством четырех двигателей и расположенных на них лопастей с разнонаправленным вращением.

Сферы активного применения летательных аппаратов:

  • проведение съемок для топографических разметок;
  • сбор информации на высоте птичьего полета для различных служб;
  • контроль ситуации на дорожных полотнах;
  • изучение обстановки в отдаленных труднодоступных местах;
  • отслеживание миграционных путей диких животных;
  • поиск пропавших объектов и субъектов;
  • сбор и обобщение данных гидрологии и метеорологии;
  • изучение систем энергетического оборудования (ЛЭП);
  • транспортировка грузов и пассажиров;
  • шоу развлекательного характера;
  • воздушные гонки;
  • съемки для кино и телевидения.

Принцип функционирования дрона

Как работает квадрокоптер? Специфика работы аппарата характеризуется несколькими особенностями:

  • Скорость регулируется с помощью двигателей и винтов.
  • Два из четырех пропеллеров двигаются вправо, остальные два – влево.
  • Стабильность полета обеспечивается контроллером или бортовым компьютером.
  • Поворот осуществляется благодаря осевому вращению: происходит замедление одних моторов и одновременное ускорение других.
  • Горизонтальное движение – одностороннее увеличение тяги.
  • Скоростные показатели зависят от наклонного угла коптера.
  • Сильный ветер провоцирует автоматический наклон по направлению движения: компенсация порывов воздушных масс.
  • Перемещение коптера возможно по 4 осям: тангаж (pitch), крен (roll), рыскание (yaw), газ (throttle).

Особенности конструкции квадрокоптера

Основные элементы конструкции радиоуправляемого коптера:

  1. Полетный контроллер. «Мозговой центр» агрегата – плата или деталь с микросхемой. Располагается на одном уровне с лопастями, в виброизоляционном положении. Контроллер обрабатывает поступающие сигналы (не только от пользователя) и в автономном режиме принимает решение об оптимальном беспрепятственном движении. Стабильность полета зависит от качества контроллера и его расположения на дроне.
  2. Рама. Детали конструкции: крестовина из сверхпрочного пластика и четыре «луча» из алюминия. Эстетичность и расположение узлов дрона зависит от особенностей рамы.
  3. Двигатель. Может быть коллекторным или бесколлекторным. Характеристики двигателя, на которые стоит ориентироваться при выборе комплектующей детали: мощность, вес, КПД, нагрев, балансировка, вибрация, подъемная сила, константа скорости (KV).
  4. Регулятор оборотов двигателя (ESC). Требования к нему: минимальный временной отклик на изменение движения, оптимальное сопротивление помехам.
  5. Лопасти. В квадрокоптере их должно быть четыре: по два парных узких винта с небольшим шагом.
  6. Радиоприемник. Через него осуществляется управление аппаратом.
  7. Датчики. Регулируют равновесие, стабильное горизонтальное положение агрегата.
  8. Крепежная система для видеокамеры.

Дополнительные системы на современных моделях дронов:

  • GPS;
  • камера, передающая пользователю местоположение аппарата;
  • видеопередатчик (для выведения «картинки» на экран или FPV-очки / шлем);
  • гироскопы для стабилизации камеры;
  • телеметрия (On Screen Display) – данные о полете;
  • датчики высоты, облета преград, скорости, особенностей ветра;
  • модули Wi-Fi и Bluetooth.

Грамотное расположение основных и вспомогательных элементов на устройстве обеспечивает максимальную устойчивость коптера и его эффективную работу.

Классификация беспилотников

Существует три вида квадрокоптеров в зависимости от целей применения:

  1. Профессиональные. При изготовлении применяются высокопрочные качественные углеродные материалы. В комплекте: компасы, высокотехнологичные контроллеры, сенсорные датчики, стабилизационные подвесы, камеры для профессиональных съемок и прочие модули. Солидная стоимость: от нескольких тысяч долларов.
  2. Любительские. Их также называют «домашние». Главное назначение такого аппарата – простое пилотирование. Как правило, такие дроны не оборудованы камерой или оборудованы, но с низким разрешением. Приемлемая стоимость: от нескольких сотен долларов.
  3. Гоночные. Легкие, оборудованы мощными двигателями. Используются в рамках спортивных состязаний среди пользователей.

В зависимости от особенностей винтомоторной группы (ВМГ), беспилотники делятся на четыре вида:

  1. Трикоптер – 3 лопасти. Легкий, быстрый и маневренный, один из винтов – на подвижной платформе. Сложен в управлении.
  2. Квадрокоптер – 4 лопасти. Универсальный, многофункциональный, стабильный, маневренный, обладает отличными летными характеристиками. Аппарат прост в управлении, поднимает дополнительный груз и оборудование. Наиболее популярен среди пользователей. Подходит для новичков.
  3. Гексакоптер – 6 лопастей. Аппарат профессионального уровня. Подходит для качественной видео- и фотосъемки. Стабилен в воздухе, способен поднять груз средней тяжести, надежен, демонстрирует отличные показатели по сопротивлению ветру.
  4. Октокоптер – 8 лопастей. Профессиональная модель. Поднимает тяжелые грузы, надежный, эффективно работает в условиях неблагоприятной погоды. Важный нюанс: высокая стоимость.

Интернет-магазин Mydrone.ru предлагает своим покупателям разнообразный выбор мультикоптеров, комплектующих и аксессуаров. В шоу-руме Mydrone.

ru в Москве можно не только посмотреть на представленные позиции, но также получить подробную консультацию, как пользоваться аппаратом, как работают квадрокоптеры с камерой и без нее, какой дрон подходит для конкретных целей «пилота»; лично убедиться в качестве товара и его характеристиках; провести тест-драйв.

Прежде чем приобрести мультикоптер, нужно понять, в каких целях он будет использоваться. Покупка профессиональной модели предполагает существенные финансовые затраты, а потому может быть обусловлена крайней необходимостью или заинтересованностью пользователя в таком аппарате.

Источник: https://tlt.volga.news/495499/article/chudozver-kvadrokopter-princip-raboty-ustrojstvo-raznovidnosti.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.