QuadCopter: Komponenty, práca, typy, rozhranie, rozdiely a jeho aplikácie

A multirotorický dron je typ UAV s rôznymi rotormi, ako sú štyri rotory, šesť rotorov, osem rotorov alebo ešte viac, na základe ich dizajnu a použitia. Ale extra rotory tohto dronu môžu zvýšiť kapacitu užitočného zaťaženia, čas letu, stabilitu atď. Toto sú najlacnejšie a najjednoduchšie drony , poskytujúca vysokú kontrolu nad rámcami a polohou. Sú teda ideálne pre sledovanie a letecké fotografie. Multirotorické roboty sú k dispozícii v rôznych typoch, ako sú trimotor, kvadrotor, hexacopter, oktokopter a koaxiálne multi-rotorové bezpilotné lietadlá. Toto sú najbežnejšie typy UAV a každý typ dronu sa líši vo výkone, dizajne a schopnosti. Tento článok rozpracuje jeden z typov multirotorických robotov, ako je Quadcopter, jeho práca a aplikácie.

Čo je to štvorkoliek?

Kvadrokoptéra je typ UAV, ktorý je poháňaný štyrmi rotory , kde každý rotor má motor a vrtule. Kvadrokoptéra dron využíva štyri rotory na výťah a pohon, takže môže vzlietnuť a vertikálne pristáť a unášať na svojom mieste. Takže dva rotory tohto dronového točenia v smere hodinových ručičiek, zatiaľ čo ostatné dva rotory točia proti smeru hodinových ručičiek, aby zrušili krútiaci moment a poskytli konštantné ovládanie letu. To sa dá ovládať ručne alebo nezávisle, takže je to jeden z najobľúbenejších typov robotov kvôli svojej jednoduchosti, stabilite a ovládateľnosti.

Kvadrokoptéry sú diferencované svojím štyrmi rotorovými dizajnmi na kontrolu pokročilej aerodynamiky, mechaniky a elektroniky. Jeho exkluzívny dizajn poskytuje manévrovateľnosť a vynikajúcu stabilitu ako obvykle helikoptéry s jedným rotorom.

História kvadrokoptérov:

Kvadrokoptéra je typ multi-rotorového robota, ktorý sa značne vyvinul zo svojich skorých návrhov. Takže podrobná história kvadrokoptéry je uvedená nižšie.

• Jacques & Louis Bréguet v roku 1907 vyvinula a testovala gyroplane č. 1. Je to skorý nápad, ktorý dosahuje vzlet, ale čelí nestabilite založenej na leteckých systémoch krížovej čepele.
• Etienne Oehmichen vytvorila v roku 1920 ďalší skorý kvadrokoptor, ako je Oehmichen, ktorý demonštruje let a stanovuje globálny záznam.
• V americkom námorníctve, 1930, experimentoval s rádio kontrolovanými lietadlami, ktoré viedli k vývoju dronov Curtiss N2C-2.
• Bell Boeing Quad Tiltrotor v roku 1990 kombinoval návrhy s pevným krídlom aj kvadrokoptérom pre aplikácie vojenskej dopravy.
• Amazon navrhol v roku 2013 technológiu komerčných robotov pre dodací systém
• Spoločnosť Airbus vyvinula v roku 2018 kvadrokoptér poháňaný batériou pre mestské vzduchové taxíky, aby sa v určitom okamihu zamerala na autonómnu prevádzku.
• V súčasnosti sa tieto drony používajú široko na rôzne účely, ako sú rekreačné lietanie, letecká fotografia, dodávka, dohľad atď.

Komponenty kvadrokoptéra

Kvadrokoptéra je navrhnutá s niekoľkými kľúčmi komponenty , ktoré sú vysvetlené nižšie.

Rám

Rám QuadCopter má ramená, ktoré držia motory, batérie, ovládač letu atď.

Motor

Kvadrokoptéra obsahuje štyri motory, ktoré sa používajú na jeho zdvihnutie. Na trhu sú však k dispozícii rôzne druhy motorov.

ESC

Od kvadrokoptéry motor Všeobecne si vyžaduje 3 3-fázové zásoby, nemôžeme ho použiť ako priamu dodávku. Preto požadujeme, aby ESC zmenila signály ovládača a poslala ich do motorov, aby kontrolovali ich rýchlosť.

Vrtule

Vrtulá sú významnou súčasťou robota. Jedná sa o točiace čepele, ktoré fungujú ako krídla na vašom robote a vytvárajú prúdenie vzduchu, aby zdvihli dron do vzduchu.

Letový ovládač

Hlavnou funkciou letového ovládača je nasmerovanie RPM každého motora v reakcii na vstup. Príkaz pilota pre štvorkolku teda pomáha posunúť sa vpred a je privedený do letového ovládača, aby sa rozhodol, ako riadiť motory.

RC vysielač a prijímač

Rádiové vysielače a ovládanie prijímačov elektrina , čo vedie k užitočnému prenosu údajov cez priestor alebo atmosféru. Používajú rádiové signály na bezdrôtové odosielanie príkazov prostredníctvom nastavenej rádiovej frekvencie nad rádiovým prijímačom. Je teda pripojený k letovému ovládači QuadCopter, ktorý je na diaľku ovládaný.

Batéria

Kvadrokoptéra používa zdroj napájania batérie na riadenie všetkých systémov vášho robota tým, že mu umožňuje lietať. Nakoniec je na napájanie kvadrokoptéry potrebná batéria lítium polyméru (LiPO), takže čas letu štvorkolky závisí hlavne od kapacity batérie. Výber batérie závisí hlavne od jej veľkosti, napätia, hodnoty C, kapacity atď.

Rôznorodý

Rôzne obsahujú malé príslušenstvo, ako sú rôzne káble s prepojkami a konektory guľiek, vďaka ktorým je váš kvadrokoptér dokonalý a stabilnejší.

Ako funguje kvadrokoptéra?

Kvadrokoptéry môžu lietať so štyrmi rotormi, kde každý obsahuje motor a vrtule na výrobu riadenia zdvíhania a pohybu vo vzduchu. Tieto roboty môžu dosiahnuť let zmenou rýchlosti každého rotora, čo ovplyvní množstvo generovaného výťahu a ťahu tým, že umožní riadený pohyb vo všetkých smeroch.
Let štvorkolky sa spolieha na princíp ťahu a presnej kontroly Four Rotors. Tu je rozpad jeho práce.

• Akonáhle sa všetky štyri rotory točia, potom produkujú prúdenie vzduchu smerom nadol a ťahajú smerom nahor. Vždy, keď generovaný súčet rotormi presahuje hmotnosť štvorkoliek, potom sa vzlietne.
• Aby sa unášal na mieste, letový ovládač mení všetky štyri rýchlosti rotorov, aby vytvoril len dostatočný ťah na kompenzáciu gravitácie.
• Rýchlosť štyroch rotorov je rovnako zvýšená, aby sa vytvoril väčší ťah v porovnaní s hmotnosťou. Rýchlosť sa teda zníži na zostup.
• Zadné rotory sa ľahšie točia a pohybujú sa vpred ako predné rotory a naklonenie štvorhoty vpred vytvára ťah. Rýchlosť spätného pohybu predných rotorov sa dá dosiahnuť zvýšením.
• Rotory pravej strany tohto dronu sa rýchlejšie točia, aby sa pohybovali vľavo ako ľavé rotory, a naklonte štvorkoliek dron doľava. Tu je možné dosiahnuť pohyb pravej strany zvýšením rýchlosti ľavého rotora.
• Aby sa otáčal otáčanie v smere hodinových ručičiek, dva rotory, ktoré sú diagonálne oproti rotácii rýchlejšie, zatiaľ čo ostatné dva rotory sa točia pomalšie, čím vytvárajú rotujúcu silu. Tým, že to zvráti, je možné dosiahnuť rotáciu proti smeru hodinových ručičiek.
• Údaje snímača môžu byť neustále monitorované letovým radičom. Preto robí mikro-nastavenia rýchlosti každého motora, aby udržali stabilitu a vykonávali príkazy pilota.

Typy kvadrokoptérov

Na trhu sú k dispozícii rôzne typy kvadrokoptérov na základe ich tvarov rámcov a zamýšľaných použití, ktoré sú vysvetlené nižšie.

X QuadCopter alebo X-konfigurácia:

Tento typ kvadrokoptéry má najobľúbenejší dizajn, ktorý poskytuje dobrú rovnováhu stability a manévrovateľnosť. Používa sa v rôznych aplikáciách, ako je videografia, preteky, letecká fotografia, akrobatické lietanie, FPV Racing,

H Quadcopter alebo H-konfigurácia:

H QuadCopter má rám v tvare H, ktorý poskytuje lepšiu stabilitu. Tento robot sa teda dá použiť v leteckej fotografii založenej na deopediácii.

+ Quadcopter alebo + konfigurácia:

Tento štvorkoliek vyniká v rámci priamych letových jazdných pruhov vrátane aerodynamicky efektívnych pozícií vrtule, často používané v rámci akrobatického lietania. Používa sa v jednoduchších kontrolných schémach určitých aplikácií.

Y4 QuadCopter alebo Y4 Konfigurácia:

Tento robot je podobný trikoptére s tromi ramenami, ale jeho zadné rameno obsahuje dva motory, ktoré sú namontované koaxiálne pre lepšie ovládanie a zdvíhací výkon.

Quadcopter A-Tail alebo V-Tail:

Tento robot je podobný ako v prípade Y4QuadCopter, s výnimkou zadných motorov umiestnených pod uhlom v tvare A alebo V, ktorý poskytuje väčšie ovládacie prvky vybočenia.

Kvadrokoptéra pomocou Arduino

Letový ovládač je mozog kvadrokoptéry. Všeobecne platí, že na trhu je k dispozícii veľa vopred vopred vopred, s nižšími nákladmi. Preto je uvedený nižšie uvedený letový ovládač navrhnutý s Arduino pre kvadrokoptéru. Multiwii je slávny softvér letového ovládača používaný pre kvadrokoptéry pre domácich majstrov.

Navrhajme teda kvadrokoptéru s Arduino, ako je to znázornené nižšie. Nie je to len kvadrokoptéra, ale aj stroj s otvoreným zdrojom. Požadované komponenty na vytvorenie tohto kvadrokoptéra pomocou Arduino zahŕňajú: ESC, Bluetooth , MPU-6050, 330-ohmový rezistor, Vedený indikátor, prijímač, Arduino nano R3 a spojovacie vodiče.

Spojenia:

Pripojenia tohto rozhrania nasledujú ako;

• Pripojte kolík D3 Arduino nano k signálnemu kolíku ESC 1.
• Pripojte kolík D9 Arduino nano k signálnemu kolíku ESC 3.
• Pripojte kolík D10 Arduino Nano k signálnemu kolíku ESC 2.
• Pripojte kolík D11 Arduino Nano k signálnemu kolíku ESC 4.
• Pripojte kolík TX modulu Bluetooth k kolíku RX Arduino.
• Pripojte kolík RX modulu Bluetooth k PIN TX v Arduino.
• PIN ADUINO je pripojený k kolíku SDA MPU-6050.
• PIN A5 A5 je pripojený k kolíku SCL MPU-6050.
• Pripojte jeden terminál LED k kolíku D8 v Arduino a druhému terminálu k napájaniu cez odpor.
• Arduino's D2 Pin je pripojený k kolíku škrtiacej klapky prijímača.
• Pripojte kolík D4 Arduino k eleronovým kolíkom prijímača.
• PIN Arduino D5 je pripojený k kolíku krídla prijímača.
• PIN Arduino je pripojený k kolíku kormidla prijímača.
• Arduino's D7 Pin je pripojený k Aux 1 kolíku prijímača.

Pracujúci

Teraz pripojte všetky pozemky s pozemnými terminálmi Arduino. Zahŕňa teda všetky pozemky prijímača, modul Bluetooth, Grounds ESC a MPU. Potom poskytnite pripojenie zdroja napájania 5V pripojením GND batérie k GND všetkých komponentov. Červený farebný drôt je pripojený k modulu Arduino, 5 V, modul Bluetooth a MPU.

Teraz dodajte dosku a Arduino je pripravený pridať kód cez počítač. Spravidla Arduino Flight Controller pracuje s niektorým počítačovým programovaním. Z tohto dôvodu si musíte najskôr stiahnuť Multiwii 2.4 a kód si môžete stiahnuť priamo.

Je to veľmi populárny softvér FC, ktorý sa používa pre viacnásobné kroky prostredníctvom veľkej komunity. Pretože tento softvér podporuje množstvo viacerých viacerých filmov s vynikajúcimi funkciami, ako je ovládací prvok Bluetooth pomocou vášho smartfónu, barometer, OLED displej, pozícia GPS a návrat do domu, magnetometra, LED prúžky atď.

Všimnite si, ako okamžite presúvate ovládač letu, na obrazovke je možné všimnúť dátové hodnoty akcelerometra a gyroskopu. Takže orientáciu FC je možné vidieť na spodku. V tomto rozhraní môžete zmeniť hodnoty signálu PID a upraviť kvadrokoptéru tak, aby sa rovili vašim osobným preferenciám. V tomto rozhraní je možné letové režimy priradiť aj určitým pozíciám pomocného spínača. Teraz všetko, čo musíte urobiť, je nájsť pozíciu pre váš letový ovládač Arduino na ráme, ktorý je nastavený tak, aby zasiahol oblohu.

Arduino Quadcopter pracuje so všetkými potrebnými komponentmi na vytvorení ťahu tým, že umožňuje let a manévrovateľnosť. Takže mikrokontrolér Arduino funguje ako letecký ovládač, ktorý sa dostane do vstupu a odosiela signály ESC, aby sa získali požadované pohyby, ako je stúpanie, vznášanie sa, otáčanie a padanie.
Arduino Quadcopter v zásade zlúči hardvér so softvérom, aby vytvoril lietajúci stroj. Vykonáva teda rôzne manévre v závislosti od vstupu a spätnej väzby používateľa.

Rozdiel B/W QuadCopter vs Drone

Rozdiel medzi kvadrokoptérom a robotom obsahuje nasledujúce.

Výhody a nevýhody

Ten Kvadrokoptérové ​​výhody Zahrňte nasledujúce.

• Majú veľa výhod z dôvodu ich jedinečného dizajnu a schopností
• Kvadrokoptéry majú stabilný výkon.
• Sú všestranné a ľahko použiteľné.
• Majú manévrovateľnosť a dostupnosť.
• Môžu sa vznášať a dosiahnuť stabilné lety.

Ten Nevýhody štvorkolky Zahrňte nasledujúce.

• Má obmedzený čas letu a rýchlosť.
• Majú komplexný dizajn s rôznymi časťami, ktoré sú zraniteľné voči poškodeniu.
• Závisia od elektrických motorov z dôvodu potreby konkrétnych zmien škrtiacej klapky, najmä na stabilizáciu.
• Sú menej efektívne v porovnaní s dronmi s pevným krídlom.
• Môžu byť ovplyvnené poveternostnými podmienkami.
• Úvahy o bezpečnosti:
• QuadCoptery sa môžu stať nestabilnými kvôli svojmu viacerým dizajnom rotora, ktorý môže potenciálne viesť k nehodám alebo nevyspytateľnému letu.
• Jeho rýchlosť prenosu údajov je veľmi pomalá.

Žiadosti

Ten kvadrokoptéra Zahrňte nasledujúce.

• Kvadrokoptéry sa používajú v rôznych aplikáciách, medzi ktoré patrí pokrývanie rôznych odvetví a aktivít.
• Môžu byť použité v leteckej fotografii, pátraní a záchrane, sledovaní, dodávke a voľnočasovom aktivitách, ako aj s akrobaciou a závodmi.
• Môžu sa tiež použiť v poľnohospodárstve, kontrole infraštruktúry, monitorovaní životného prostredia atď.
• Kvadrokoptéry sa používajú v priemyselných a komerčných aplikáciách, medzi ktoré patrí: letecká fotografia, videografia, presné poľnohospodárstvo, bezpečnosť, dohľad, dodacie služby, presné poľnohospodárstvo, kontrola infraštruktúry, monitorovanie životného prostredia atď.
• Používajú sa v aplikáciách vo verejnom sektore, ako sú verejná bezpečnosť, pátracie a záchrana, presadzovanie práva, správa katastrof atď.

To je teda Prehľad kvadrokoptéry , jeho práca a jeho aplikácie. Je to všestranný UAV (bezpilotné letecké vozidlo) s rôznymi aplikáciami, ako je videografia, rekreačné lietanie, letecká fotografia, atď. Tieto roboty hrajú kľúčovú úlohu v rôznych oblastiach, ako je prieskum, vyhľadávanie, záchranné operácie, mapovanie atď. Tu je otázka pre vás: Čo je to UAV?