Корзина

Блог

Просмотр записей блога с тегом 'мультикоптер'. Записи отсортированы от самых свежих к старым.
2013-06-19 22:31:19; автор: Сергей
Сегодня я из рекламы в твиттере (что само по себе является необычным источником информации) я узнал о таком проекте, как Nismo #Jukeride от компании Nissan, и хотел бы затронуть эту тему, поскольку она напрямую относится к тематике нашего блога и магазина радиоуправляемых дронов.
Итак, компания Ниссан, похоже, начала продвигать свой новый автомобиль (Juke SV2) с помощью новых технологий и инструментов, в том числе используя социальные сети. Основной изюминкой этого продвижения, на наш взгляд, является то, что в компании не ограничились маркетинговыми банальностями навроде "респектабельный автомобиль для стильных людей" и прочими ничего не значащими фразами, на которые, похоже, уже никто не клюет из потенциальных покупателей. Вместо этого они решили добавить в автомобиль изюминку, которой является "дрон", или, как они сами называют его на своей странице в фейсбуке, "чудо современных технологий".
Nissan Juke и дрон

Читая первоисточник (пресс-релиз на английском языке, выясняются следующие детали:
изначально они затевают проект для дочерней компании Nismo (Nissan Motorsport), и планируют оборудовать автомобиль Nissan Juke гексакоптером, оборудованным видеокамерами. Как следует из описания, гексакоптер будет базироваться (в прямом смысле) на крыше автомобиля - т.е. взлетать и садиться будет автоматически на крышу. В полете гексакоптер будет осуществлять видеосъемку с недоступных ранее бортовым камерам автомобиля ракурсов, передавать видео в салон автомобиля, а также передавать важные параметры окружающей среды (насколько я понимаю, это будет атмосферное давление, температура воздуха, скорость и направление ветра, влажность, высота над уровнем моря), рельеф и покрытие дороги, а также, похоже, картинка с этой летающей камеры будет обрабатываться компьютером для выявления препятствий, прокладывания траектории и вычисления оптимальной скорости движения автомобиля. Все это также позволит профессиональным пилотам Nismo поднять на новую высоту свое мастерство в управлении автомобилем в сложных условиях.
После этой первой фазы внедрения в среде профессиональных испытателей Nismo планируется эту технологию пустить и на массовый рынок, создав уникальный автомобиль, идеи для которого были взращены в социальных сетях.

Что интересного в этой рекламной кампании - так это сам факт того, что такой богатой и правильной аудитории, какой являются владельцы этих автомобилей, теперь начинают предлагать новую высокотехнологичную игрушку - дрон (он же "летающая камера"). От этого выиграют все, в том числе и производители и продавцы таких вот "дронов".

Теперь к критике. На промо фотографиях они использовали гексакоптер, у которого два аккумулятора LiPo Turnigy 4s 5800mAh, углепластиковая рама и алюминиевые лучи квадратного профиля, а в качестве камеры используется обычная MiniDV видеокамера. Но самое смешное, что у них установлено на дроне - это подвес для камеры на сервоприводах и ременной передаче! Прошлый век! С таким подвесом они не добъются стабильной картинки. Требуется заменить подвес на direct drive, когда наклонами камеры управляют бесколлекторные электромоторы, поворачивая ось без использования передаточных механизмов.

Касательно технической реализации - а именно: взлета и посадки на движущийся автомобиль - такое не сделать штатными средствами. Максимум, что могут осуществить полетные контроллеры на данный момент - это приземлить дрон в автоматическом режиме в заранее заданной точке (+- метр), при этом точка вычисляется на момент взлета по GPS координатам и естесственно не движется. Для посадки же на движущуюся цель требуется размещать маркер на крыше машины и вводить модификации в код полетного контроллера, чтобы он осуществлял не только Follow me, но и посадку на движущуюся цель.

дрон Nissan JukeRide
(фото с страницы nissanrussia в фейсбуке)

Полет такого дрона может продолжаться не более 20 минут, поэтому поездка по пересеченной местности на далекие расстояния, как в гонках, практически со стопроцентной вероятностью бедет происходить без дрона - он разрядится за первые 20 минут, и всё. Не останавливать же машину и не менять аккумуляторы в условиях гонки?

В целом, если удастся реализовать достойные алгоритмы FollowMe (преследования автомобиля на определенной высоте и по определенной траектории - например, облетая по кругу движущуюся машину с паузами в разных точках, с возможностью менять алгоритм преследования с сенсорного экрана в салоне авто), посадки на движущуюся цель (возможно с захватом дрона машиной для мягкой посадки) и быстрой смены батарей в момент посадки, то мне этот проект нравится. Действительно это будет высокотехнологично.
2012-10-08 18:13:24; автор: Сергей, комментарии (2)
Близятся долгие зимние вечера, когда можно посвятить достаточное количество времени сборке и тюнингу мультикоптера. В ходе этого процесса потребуется перелопатить много информации в интернете, например:
- разобраться в настройке и использовании полетной платы Crius All in One, например о том, как программировать полет по точкам, как работать с GPS датчиком, как активировать возврат коптера домой;
- научиться собирать кастомные прошивки для полетной платы с поддержкой дополнительных устройств. В числе прочего, я купил соннар, который необходим для измерения небольших расстояний до земли. Это важно для задачи автоматической плавной посадки аппарата;
- научиться через полетную плату, или через дополнительную плату (куплена Multiwii Lite) делать стабилизацию подвеса камеры в полете;
- со дня на день должна прийти самая последняя деталька, без которой я было хотел обойтись поначалу - плата распределения питания. Точнее, одна такая плата у меня уже была. Она рассчитана на токи до 100А, но калькулятор октокоптера показывает, что пиковые токи в моем аппарате будут больше 100А, поэтому целесообразнее использовать две платы распределения питания, и два аккумулятора. Один аккумулятор питает четные моторы, второй - нечетные. В этом случае обеспечивается более равномерное распределение токов по платам;
- разобраться, как именно будет включаться октокоптер. Уже решено, что это будет интегральный ключ BTS555, который я уже купил, но будет их два - на каждый аккумулятор по одному - либо будет один ключ на оба аккумулятора, еще не решено;
- определиться со схемой бортового питания: будет ли она поддерживать питание от одного аккумулятора, либо все-таки два, по 4 мотора на каждом. Нюанс в том, что при использовании независимой электросети для первого и второго аккумуляторов они могут разряжаться по-разному: скажем, при запитывании видеопередатчика и сервоприводов от одного аккума, они будут съедать его быстрее. Поэтому рациональнее выглядит способ параллельного подсоединения аккумуляторов, чтобы они оба питали общую нагрузку;
- определиться с корпусом и защитой корпуса от падения. Очевидно, что входящих в комплект рамы деталей недостаточно, чтобы разместить все компоненты коптера и бортовой электроники на нем. Потребуется дорабатывать раму;
- определиться с тем, как именно дорабатывать раму с целью легкого отсоединения лучей для перевозки коптера. На данный момент лучи прикручиваются болтами к цетрральной части рамы, что делает процесс сборки-разборки долгим;
- перепайка контактов аккумуляторов, чтобы их можно было подсоединять к коптеру и заряжать параллельным подключением к зарядке.

Есть еще некоторые нерешенные вопросы, которые будут освещаться в этом блоге по мере появления.

Есть и грустные новости - все-таки, похоже, почта России потеряла одну посылку, а которой был радиопульт для Canon 5D mark 2, тот самый, который позволяет управлять фотоаппаратом с 300 метров. Прошло 2 месяца, а посылки все нет. Спасибо продавцу - он вернул деньги, т.к. я по факту не получил товара. Придется заказывать еще раз, поскльку такой пульт ДУ все-таки нужен для управления фотоаппаратом с земли.
2012-08-09 00:19:27; автор: Сергей
Затронем такую тему, как применение мультикоптеров как беспилотных летательных аппаратов. Среди БПЛА мультикоптеры - это относительно новый вид дронов, они имеют свои особенности и ограничения. Ограничения мультикоптеров на электрической тяге заключаются в том, что на текущем этапе развития технологий практически невозможно построить мультикоптер (квадрокоптер или октокоптер - не суть) со временем автономного полета более, чем 30 минут. Казалось бы, стоит добавить на борт мультикоптера еще одну аккумуляторную батарею, как время его полета возрастет в два раза. На самом деле все не так. Батарея имеет свой собственный вес, при добавлении которого на дрон увеличивается его масса, что приводит к повышению мощности, развиваемой на моторах для обеспечения полета, увеличению скорости вращения винтов, увеличению аэродинамического сопротивления воздуха вращению винтов. Если моторы могут развивать нужную мощность для обеспечения увеличенных оборотов и преодоления сил сопротивления воздуха вращению винтов - то у них увеличивается потребление тока, таким образом по факту продолжительность полета растет очень медленно. Пример: на батарее 16Ач продолжительность полета 20 минут при токах 41А, при батарее 32Ач - 26 минут при токах 64А, дальнейшее увеличение емкости батарей не приводит к росту времени полета. При достижении массы мультикоптера некоторого порогового значения он вообще не взлетит, т.к. моторы не смогут развить достаточной для отрыва от земли мощности.

Итак, первое ограничение мультикоптеров - их продолжительность полета, не более 30 минут.
Второе ограничение - это скорость полета. Она не может быть сравнима со скоростью аэродинамически более предназначенных для скоростного полета планеров. Более того, само расположение винтов на раме мультикоптера не предполагает длительных или высокоскоростных горизонтальных полетов, поскольку в таком случае коптер будет лететь, имея раму практически в вертикальном положении.

Исходя из этих ограничений, мультикоптеры не предназначены для длительных автономных полетов на дальние расстояния. Наоборот, мультикоптеры лучше всего себя проявляют при медленном полете, вплоть до неподвижного висения в воздухе, при этом могут летать на низких высотах, недоступных для полноценного вертолета. Отсюда основное применение мультикоптеров - это цели аэорфотосъемки и исследования наземных объектов с воздуха (например, с помощью инфракрасных датчиков).
Также преимуществом мультикоптеров перед планерами и вертолетами является увеличенная подъемная сила, что позволяет брать на борт несколько килограммов исследовательской или съемочной аппаратуры.
2012-08-02 19:36:54; автор: Сергей
Существуют различные виды воздушных винтов, которые можно использовать, с разным успехом, при постройке своего квадрокоптера.
Я исхожу из таких соображений при выборе пропеллера на свой тяжелый октокоптер:
  1. Диаметр пропеллера. Я выбираю максимально большой диаметр с учетом непересечения пропеллеров друг с другом, поскольку, при прочих равных, это обеспечивает большую подъемную силу. Однако, более крупные пропеллеры требуют большей мощности от мотора на свою раскрутку. Нужно убедиться, что мотор может развивать нужную мощность. Также, большие и тяжелые пропеллеры обладают большей инерцией, поэтому они не смогут мгновенно ускоряться, что отразится на маневренности БПЛА. Однако, нам не нужна маневренность - делать акробатические трюки и мертвые петли в воздухе мы не планируем; наоборот, нужен как можно более плавный полет. Так что это устраивает.
  2. Шаг пропеллера (prop pitch). Указывается второй цифрой, после знака "х", в марке пропеллера; также может указываться просто как 3 и 4-я цифры марки - например, 1260 это пропеллеры с шагом 6,0 дюймов. Физически - это величина столба воздуха, который пропеллер передвигает вниз за один свой оборот. Чем больше шаг, тем выше подъемная сила. Естественно, до разумных пределов: например, пропы 14х7 имеют большую подъемную силу, чем 14х5. Кстати, для идеального случая, шаг пропеллера, умноженный на число оборотов в секунду дает скорость воздушного потока от винта.
  3. Количество лопастей. Классически - две лопасти. Однако пропеллеры с тремя лопастями имеют большую подъемную силу - примерно эквивалентную на 1 дюйм большему диаметру И на 1 дюйм большему шагу для двухлопастного пропеллера. Именно этот факт подтверждают рассчеты на калькуляторе для мультикоптеров. В моем проекте тяжелого октокоптера для аэрофотосъемки я использую трехлопастные пропеллеры 14х7, поскольку двухлопастные 15х8 просто не уберутся на мою метровую раму - об этом я писал ранее в посте про расчет размера октокоптера.
  4. Пропеллерная константа, так называемый Prop Const - сильно влияет на подъемную силу и на требуемую для раскрутки пропеллера мощность мотора, поскольку физически эта константа означает величину потерь на воздушном сопротивлении при вращении пропеллера: чем тоньше материал, из которого сделан проп, тем меньше эта константа, и тем меньше развиваемая на моторе мощность для раскрутки такого пропеллера.
  5. Схема расположения винтов. Соосная схема мультикоптера, так называемая X8 - когда у октокоптера всего 4 луча в раме, и на каждом луче по два мотора - направленных вверх и вниз - такая схема имеет на 30% меньшую подъемную силу, поскольку два соосных мотора своими турбулентными потоками сильно влияют друг на друга и уменьшают подъемную силу. Поэтому я строю не соосную, а т.н. Flat - классическую схему с 8 лучами.
  6. Направление вращения винтов - классическое - против часовой стрелки 4 винта, по часовой стрелке другие 4 винта. Есть вариант сделать октокоптер на одних CCW винтах, при этом потребуется сильнее наклонять некоторые моторы в сторону, для уравновешивания реактивной силы несущего винта, но в этом случае будут потери в подъемной силе. Второй вариант - это наклоном винтов обеспечить лучшую управляемость по yaw - но это тоже вызовет потери в подъемной силе, так что целесообразность этого будет выявляться на практике.
  7. Качество изготовления пропеллеров тоже важно. На практике это означает, что обязательно нужно балансировать пропеллеры, чтобы минимизировать вибрацию, которая разрушает механические части (постепенно), а также сводит с ума гироскопы, ухудшая полетные свойства мультикоптера.

2013-06-05 22:36:05; автор: Сергей
Подъемная сила мультикоптера зависит от многих факторов, которые, в свою очередь, влияют друг на друга и на саму подъемную силу.
- Во-первых, ключевым параметром является скорость вращения мотора в рассчете на 1 Вольт напряжения (параметр kV). Чем меньше этот параметр, тем медленнее вращается мотор, поэтому тем более большое напряжение питания он принимает. Так например, мой мотор для квадрокоптера 1200 kV рассчитан на аккумуляторную батарею LiPo до 4S. Для своего тяжелого октокоптера я выбрал мотор с параметром 400 kV, рассчитанный на питание до 6S.
- Далее. Чем быстрее вращается мотор, тем большую мощность он выделяет. Моторы имеют предельную мощность, на которую они рассчитаны, и просто сгорят при эксплуатации на предельной или чрезмерной мощности. Мощность рассеивается путем нагревания мотора, и в результате моторы на максимальной мощности могут разогреваться до 80 градусов Цельсия. Выбирать мотор нужно таким образом, чтобы в штатном режиме использования (полет с проектной нагрузкой) коптер не работал на более чем 50% мощности,
- чем меньшее kV, тем больший крутящий момент у мотора, поэтому он способен крутить более большие пропеллеры. Если пропеллер слишком большой для мотора, то это приводит к повышению рассеиваемой мотором мощности. Она может превысить предельно допустимую, мотор перегреется, поэтому коптер на больших пропеллерах просто не полетит,
- чем больше диаметр пропеллера, тем больше подъемная сила, поскольку это следует из площади воздушного потока, прорезаемого пропеллером. Но опять же - для большого пропеллера нужен больший крутящий момент мотора (меньшее kV),
- чем больше пропеллеры, тем больше у них инерция, поэтому они не смогут так же быстро, как маленькие пропеллеры, реагировать на изменения в числе оборотов двигателя. Таким образом, коптер с большими пропеллерами менее маневренен, менее юркий, шустрый, чем коптер с маленькими пропеллерами. Но для целей видеосъемки нам не нужна акробатическая подвижность коптера, поэтому большая инерционность устраивает,
- пропеллер с тремя лопастями обладает еще большей подъемной силой, по сравнению с пропеллером с двумя лопастями. Ориентировочно можно считать, что трехлопастной пропеллер дает сравнимую подъемную силу с двухлопастным, но на 1-2 дюйма большим, пропеллером, при этом шаг 3-лопостного пропа должен быть на 1-2 дюйма больше. Поэтому для компактности коптера, когда большие 2-лопастные пропеллеры не убираются на раму без перехлестывания, можно использовать на 1-2 дюйма меньшие 3-лопастные пропы с таким же эффектом,
- подъемная сила зависит от числа оборотов пропеллера. От этого же числа оборотов зависит развиваемая мощность мотора. Чем больше развиваемая мощность, тем больший ток потребляет мотор. И тут начинается зависимость от аккумуляторной батареи и проводов - слабая или менее емкая батарея может не выдать требуемое количество Ампер тока, а онкие провода могут перегреться или расплавиться. Увеличивая емкость батарей и толщину проводов, мы увеличиваем полетную массу коптера, что уменьшает время его полета и подъемную силу для полезной нагрузки,
- более мощные моторы сами по себе весят больше менее мощных, что так же уменьшает массу полезной нагрузки и уменьшает время полета,
- чем больше ток потребляет мотор, тем более амперистые должны быть регуляторы ESC. А чем они более амперистые, тем они тяжелее, что тоже уменьшает время полета и подъемную силу.

В итоге при расчете и проектировании квадрокоптера или октакоптера нужно соблюсти тонкий и хрупкий баланс между всеми компонентами системы.
И вот здесь на помощь приходит отличный калькулятор для мультикоптеров, с помощью которого можно предварительно рассчитать, полетит ли вообще коптер, какова будет его подъемная сила и время полета.
У этого калькулятора есть один недостаток - в нем есть аккумуляторы только до 6000mAh и только один. Если у вас в коптере два аккумулятора (соединенных параллельно, т.е. увеличивая общую емкость, но не увеличивая напряжение), то можно сделать так: выбираем Custom, увеличиваем массу аккумулятора на одну ячейку в 2 раза, увеличиваем емкость в 2 раза. Это позволит калькулятору правильно посчитать вес аккумуляторной батареи и общий ток, который может отдавать эта связка.