Multirotorový dron: Pracovanie, komponenty, typy, rozdiely a jeho aplikácie

V súčasnosti, drony stali sa veľmi populárnymi v mnohých oblastiach, ako sú mapovanie, preteky, logistika, prieskumy a mnoho ďalších. Je to bezpilotné letecké vozidlo alebo bezpilotný lietadlový systém, ktorý je lietajúcim robotom, ktorý môže lietať autonómne alebo kontrolovať na diaľku. Tieto roboty sú teda zabudované do softvérového letu, ktorý funguje v kombinácii s a globálny polohovací systém a senzory. Na trhu sú k dispozícii rôzne typy bezpilotných lietadiel s rôznymi veľkosťami a používané na rôzne účely, ako sú multi-rotor, jednorotorový, pevné zapojenie a hybridný vtol s pevným krídlom. Multi-rotorové bezpilotné lietadlá však zohrávajú kľúčovú úlohu kvôli ich rozšírenému využitiu. Tento článok sa rozpracuje na a multirotorický dron , ich práca a ich aplikácie.

Čo je rotorový dron?

Multi-rotorový dron je bezpilotné letecké vozidlo alebo viacúčelové vozidlo, ktoré využíva rôzne rotory s revolvingovými čepeľami s pevným roztokom na výrobu zdvíhania a pohonu tým, že umožňuje vertikálne vzlety, vznášajúce sa a pristátia. Uhol rotora teda môže byť fixovaný a nemeniteľný, podobný vrtuľníkovi. Modifikáciou relatívnej rýchlosti medzi rôznymi rotormi je možné pohonný krútiaci moment upraviť na riadenie trajektórie lietadla.

Multi-rotor je pomerne jednoduchý a konštantný a vzhľad lietadla viacerých rotorových lietadiel je v porovnaní s lietadlami oveľa menší. Preto je vhodné pre používanie voľného času a priemyselné práce. Prevádzka viacerých rotorových robotov je teda jednoduchá a môže zvisle vzlietnuť, okrem dráhy. Jeho spoľahlivosť teda závisí hlavne od motorov bez kefy, takže má vyššiu spoľahlivosť.

Súčasne sa viacerí Rotor UAV používali v mnohých poľnohospodárskych a priemyselných oblastiach s jednoduchou prevádzkou a silnou stabilitou. Tieto drony sa teda vyznačujú vyššie uvedenými dvoma rotormi, vrátane štandardných konfigurácií, ako sú trioptéry (tri), kvadrokoptéra (štyri), hexacopter (šesť) alebo rotory Octocopter (osem).

Pracujúci v multirotorickom robote

Multi-rotorové bezpilotné lietadlá fungujú pomocou viacerých rotorov, normálne 4, 6 alebo 8, na výrobu zdvíhacieho a ovládacieho letu zmenou rýchlosti jednotlivých rotorov umožnením manévrov, ako je stúpanie, vznášanie sa, otáčanie a zostup.

Každý rotor sa otáča, aby tlačil vzduch nadol, čím sa zvyšuje reakčná sila nahor, ktorá zdvíha dron. Upravením rýchlosti rotora rovnomerne môže dron vystúpiť inak. Kedykoľvek kombinovaný ťah rotora vyvažuje hmotnosť drona, môže sa vznášať.

Tým, že sa zadné rotory otáčajú rýchlejšie v porovnaní s prednými rotormi, ihriská vpred a naopak. A tak sa rotory jednej strany otáčajú rýchlejšie v porovnaní s druhým, dron sa v tomto smere valí. Tým, že sa diagonálne oproti rotorom zmení rýchlejšie ako ostatné, tento robot sa otáča týmto smerom.

Rotujúce rotory generujú krútiaci moment, ktorý sa pôsobí vo viacerých rotorových robotoch tým, že niektoré rotory otáčajú v smere hodinových ručičiek a iné otáčajú proti smeru hodinových ručičiek, čo ruší celý krútiaci moment. Drony využívajú senzory, počítačové polohovacie systémy a gyroskopy na udržanie stálosti a nájdenie cesty vo vzduchu tým, že umožňujú presné manévre.

Multirotorické typy robotov

Dróny s viacerými rotormi sú dostupné v rôznych typoch a používajú sa v rôznych aplikáciách s variáciami výkonnosti v agilite, letovom čase, kapacitou užitočného zaťaženia a stabilitou.

Trirotor

Trimotorický robot je vyrobený z troch rotorov na generovanie vztlaku, ktorý sa používa na pohyb a kontrolu. Takže vzdialenosť ramena je zvyčajne 120 stupňov a je zvyčajne v tvare Y v rovnakom čase v tvare T niekedy. Výhody tohto typu robotov sú nízke náklady, flexibilita a jeho veľkosť svetla, pretože vyžaduje iba tri rotory, čo je pomerne lacná konfigurácia. Súčasne môže mať tiež nízky zdvíhací výkon v dôsledku čísel motora.

Štvoruholník

Je to najobľúbenejší a najbežnejší typ viacerých koptrov, ktorý je k dispozícii vo formách X a H. Takže štyri motory sú umiestnené na symetrickom ráme a každé rameno je vo všeobecnosti od seba vzdialené 90 stupňov v konfigurácii X4. Dva motory otočia smerom v smere hodinových ručičiek, zatiaľ čo zvyšné dve otáčajú v protitlátení hodinových ručičiek, aby sa vytvorili opačné sily, aby zostali vyvážené. Dosahuje teda ideálny výkon pre stabilitu, čas letu a cenu.

Hexacopter

Hexacopter je umiestnený na symetrickom ráme a každé rameno je zvyčajne 60 stupňov. Hexadecopter obsahuje viac motorov ako štvorkoliek na zvýšenie stability a sily. Tento robot môže tiež zlepšiť vysokú redundanciu zasiahnutú dobu, takže aj keď motor dronov zlyhá počas letu, môže fungovať správne vo vzduchu a pôde bezpečne. Ale motor Bude mať väčšiu spotrebu energie, takže sa zníži čas letu. Môže to byť tiež podobné štvorkolke, kde tri motory otáčajú v smere hodinových ručičiek a ďalšie tri otáčky CCW, aby sa vytvorili reverzné sily, aby sa udržala rovnováha.

Októbrička

Octocopter DRON Normálne obsahuje osem rotory so silnou stabilitou a silou. Vyžaduje to väčšie užitočné zaťaženie so silnejším vetrom odpor . Tento robot vyzerá podobne ako modernizovaný kvadrotor a hexadecopter. Tieto sa často používajú na profesionálne alebo filmové účely a môžu sa umiestniť s ťažšími šošovkami a kamerami. Jeho spotreba energie je rýchla a veľkosť robotového rámca je veľká z dôvodu zvýšenia počtu motorov.

Koaxiálny multi-rotorový dron

Jedná sa o špeciálny typ multi-rotorového robota známy ako koaxiálny X8 Dron, ktorý používa osem motorov usporiadaných na štyroch ramenách. Môže byť vylepšená väčším výkonom a menším priestorom. Zahŕňa sadu rotorov umiestnených na sústredných osiach s podobnou osou rotácie, ale otáčanie v opačných smeroch. Náš produkt MX860 prijíma koaxiálny robot X8, ktorý odráža malú veľkosť a veľké funkcie užitočného zaťaženia.

Komponenty s viacerými robotmi

Viac rotorový dron sa vyrába s rôznymi komponenty, ktoré zahŕňajú motory, rámy, vrtule, regulátory elektronických rýchlostí, letové ovládače, batériu a systém diaľkového ovládania, o ktorých sú uvedené nižšie.

Rám

Rám v robote funguje ako chrbtica, ktorá poskytuje montážne body hlavne pre všetky ostatné komponenty. Vyrába sa najmä z vysoko pevných a ľahkých materiálov, ako je zliatina hliníka alebo uhlíkové vlákna. Jeho dizajn ovplyvňuje celkovú hmotnosť, stabilitu a veľkosť dronu.

Motor

Motory tohto dronu pomáhajú pri otáčaní vrtule poskytovaním energie a generovaním výťahu a ťahu. Tieto roboty bežne využívajú BLDC (Brushless DC) Motory pre spoľahlivosť a efektívnosť. Typ a počet motorov závisia hlavne od konfigurácie robotov, napríklad hexacopter alebo kvadrokoptéra.

Vrtule

Vrtulá sú spojené s motormi robotu, aby sa vytvoril zdvíhanie a ťahanie tým, že dron letí. Tvar a veľkosť vrtule teda ovplyvňujú hlavne rýchlosť, výťah a manévrovateľnosť robotov. Vrtuľové materiály sú uhlíkové vlákna, plast alebo iné kompozity, hlavne v závislosti od zamýšľaného využitia robotu.

Letový ovládač

Letový ovládač funguje ako mozog multi-rotorového dronu, ktorý spracúva informácie zo senzorov na riadenie motora. Preto je zodpovedný za stabilizáciu multi-rotorového robota v rámci letu, aby sa udržala výška na vykonanie príkazov zo vzdialeného ovládača. Tieto ovládače zvyčajne zahŕňajú rôzne typy senzorov, ako sú akcelerometre, moduly GPS, gyroskopy atď.

Regulátory elektronických rýchlostí

Elektronické ovládače rýchlosti menia smer a rýchlosť motorov zabezpečením presného riadenia pohybov robotov. Každý motor zvyčajne obsahuje svoje vlastné elektronické riadenie rýchlosti, inak môže viackanálová ESC ovládať niekoľko motorov súčasne.

Batéria

Batéria dronu dodáva napájanie všetkým komponentom, ako sú motory, senzory, ovládač letu atď., Kapacita batérie teda rozhoduje o čase letu dronu a rôzne typy batérií poskytujú rôzne charakteristiky aktu.

Systém diaľkového ovládania

Systém diaľkového ovládača umožňuje operátorovi odosielať pokyny do dronu ovládaním jeho letovej dráhy, rýchlosti a výšky. Diaľkové ovládanie zvyčajne obsahuje vysielač a prijímač, ktorý bezdrôtovo komunikuje s robotom.

Niektoré ďalšie komponenty

Medzi ďalšie komponenty viacnásobného dronu patrí podvozok, gimbal, fotoaparát alebo senzory, vrtule, GPS anténa atď.

• Podvozok poskytuje stabilnú podporu pre vzlet a pristátie robotov.
• Gimbal je mechanický stabilizačný systém, ktorý obsahuje fotoaparát alebo rôzne senzory, ktorý im umožňuje zostať na úrovni napriek pohybu robotov.
• Kamery alebo senzory sa používajú na zachytenie videí, údajov alebo obrázkov.
• GPS anténa tohto robota sa používa na presné umiestnenie a navigáciu.

Pevné krídlo vs multirotorický dron

Rozdiel medzi fixnými krídlami vs multirotorické bezpilotné lietadlá je uvedený nižšie.

Zlyhanie multirotorického robota

Zlyhanie multirotorického dronu môže byť spôsobené rôznymi zdrojmi, ako je poškodenie vrtule, problémy s poruchou motora a riadiaceho systému.

• Zlyhanie vrtule sa môže často vyskytovať z dôvodu hrubých pristátí alebo zrážok; Môže teda spôsobiť poškodenie čepele, efekt stability a kontrolu.
• Zlyhanie motora si môžete všimnúť niektorými metódami, ako sú piezoelektrické senzory, čo pomáha rozpoznať a znížiť účinok takýchto rozpadu.
• Zlyhanie systému riadiaceho systému môže viesť k nevyváženému letu, čo zdôrazňuje požiadavku na silné systémy odolné voči chybám.

Ostatné faktory

Medzi ďalšie faktory multirotorických robotov patrí hlavne nasledujúce.

• Podmienky prostredia, ako je dážď, poveternostné podmienky a vysoký vietor, môžu tiež hlavným dôvodom zlyhaní robotov.
• Chyby operátora, ako je nevhodná manipulácia a zisťovanie smeru, môžu tiež viesť k katastrofe.

Zlyhané zlyhania dronov

• Vykonávanie systémov detekcie porúch v reálnom čase, ako napríklad tie, ktoré využívajú algoritmy údajov a strojového učenia IMU, je základom predčasného varovania.
• Vývoj riadiacich systémov môže nahradiť poruchy motorov alebo iné rôzne chyby, ktoré umožňujú bezpečné pristátie inak núdzové manévre.
• Využívanie redundantných komponentov, ako sú letové radiče alebo viac motorov, môže zlepšiť bezpečnosť a spoľahlivosť.
• Aby sa predišlo zlyhaniam, je potrebná pravidelná údržba a kontrola komponentov robotov.

Výhody a nevýhody

Ten Výhody viacnásobných robotov Zahrňte nasledujúce.

• Dróny s viacerými rotormi vynikajú v tesných priestoroch s presným pohybom a kontrolou, dokonca aj vo sviežich podmienkach.
• Jeho dizajn a asistencia letovej technológie skracujú prevádzku.
• Tieto môžu vertikálne vzlietnuť a pôdu odstránením požiadavky špecializovaného štartovacieho zariadenia a dráh.
• Tieto roboty sa môžu vznášať na mieste, lietať v niekoľkých smeroch a vykonávať zložité letecké manévre.
• Tieto roboty sú cenovo dostupnejšie v porovnaní s bezpilotnými lietadlami.
• Mnoho multirotorických robotov je prenosných a kompaktných.
• Môžu mať špecializované senzory a vybavenie.
• Sú použiteľné v rôznych oblastiach.
• Niekoľko rotorov tohto robotu poskytuje redundanciu tým, že umožňuje dronu, aby lietal, aj keď zlyhá minimálne jeden motor.

Ten nevýhody viacnásobných robotov Zahrňte nasledujúce.

• Multi-rotorové bezpilotné lietadlá majú obmedzenú rýchlosť a vytrvalosť, vďaka čomu sú nevhodné pre monitorovanie dlhodobého hľadiska, rozsiahle letecké mapovanie, inšpekcie na veľké vzdialenosti atď.
• Sú veľmi neefektívne a potrebujú veľa energie na boj proti gravitácii a ich udržiavanie vo vzduchu.
• Sú obmedzené na približne 20 až 30 minút pri súčasnej technológii batérií pri prenášaní ľahkého užitočného zaťaženia fotoaparátu.
• Multirotorické roboty majú nižšie rýchlosti a rozsah a obmedzený čas letu v porovnaní s inými typmi bezpilotných lietadiel.
• Sú citlivé na vietor, čo má vplyv na ich vhodnosť pre misie na veľké vzdialenosti alebo rozsiahle.

Aplikácie s viacerými robotmi

Ten Aplikácie viacnásobných robotov Zahrňte nasledujúce.

• Multi-rotorové bezpilotné lietadlá zachytávajú vysokokvalitné obrázky a videá z exkluzívneho leteckého hľadiska.
• Monitorujú a sledujú pohyb a oblasti, aby poskytovali vizuálne údaje v reálnom čase na bezpečnostné účely.
• Sú vybavené rôznymi senzory ktoré zachytávajú podrobné geopriestorové informácie pre modely, vytvárajú mapy a vykonávajú topografické prieskumy v rôznych oblastiach.
• Majú prístup k ťažko dostupným oblastiam tým, že umožnia inšpekcie elektrických vedení, mostov a infraštruktúr na zníženie nákladov a rizík.
• Môžu sa využívať na úlohy, ako sú rozprašovanie pesticídov a hnojív, prieskum pozemkov v poľnohospodárskych poliach a monitorovanie plodín,
• Tieto roboty sú cenné pri hodnotení oblastí katastrof alebo pri hľadaní nezvestných osôb.
• Vedci ho používajú na rôzne vedecké účely, ako sú geologické prieskumy, biologický výskum a atmosférické štúdie.

Toto je teda prehľad viacnásobné roboty, ich pracovné miesta a ich aplikácie. Príkladmi viacnásobných robotov viacerých rotorov sú: Tri-Copters používajú tri rotory; Kvadráky používajú štyri rotory, hexa-copters používajú šesť rotorov a Octo-Copters používajú osem rotorov. Medzi nimi sú kvadrokoptérové ​​bezpilotné lietadlá veľmi populárny typ dronov. Tu je tu otázka pre vás: Čo je dron?