Как собрать беспилотник

Примеры конфигураций, варианты выбора и обзор возможностей.


Мультикоптеры (multicopter) это класс летательных аппаратов с различным, но обязательно четным числом несущих винтов. В классическом случае роторы расположены по диагонали один напротив другого и вращаются в противоположные стороны. Наиболее распространены аппараты с четырьмя (квадрокоптер), шестью (гексакоптер) и восьмью (октокоптер) винтами.



Благодаря высокой энерго-эффективности и стабильности подобные устройства все чаще используются при создании дистанционно управляемых систем. Особенности конструкции дают возможность устанавливать видеокамеры с достаточно широким углом обзора, что в свою очередь позволяет создавать доступные по цене решения для аэровидео и фотосъемки.

Полет и управление осуществляется за счет подъемной силы генерируемой пропеллерами и строго дозированного изменения скорости их вращения. Все винты коптера оснащены отдельными двигателями. Центральный процессор связан с системой гироскопических датчиков и в зависимости от их показаний и команд с пульта управления рассчитывает оптимальную скорость вращения.

Современные мультикоптеры чаще всего имеют модульную конструкцию, открывающую путь для апгрейда и созданию системы отвечающей именно Вашим запросам. В данной статье мы постараемся в доступной форме объяснить назначение основных модулей. Для большей наглядности в пояснениях будем опираться на конкретные изделия, от пользующейся заслуженной популярностью компании Dji Innovations (http://dji.com/) или их аналоги.

Пропеллеры (винты) - обычно продаются парами (левой + правой направленности). Могут отличаться размером, материалом изготовления, весом и жесткостью. Заслуженной популярностью пользуются самозакручивающиеся винты. Пропеллеры некоторых производителей имеют складную конструкцию.

Совет: Винты достаточно часто выходят из строя (например при неудачной посадке) кроме того, при транспортировке эту небольшую, но важную деталь довольно просто потерять. Поэтому при покупке беспилотника стоит задуматься о приобретении как минимум одного дополнительного комплекта винтов.

Защита пропеллеров (винтов) - особенно важна для начинающих пилотов, чаще всего спасает винты при аварийном приземлении, столкновении или посадке в высокую траву. Кроме того подобная защита в определенной степени может обезопасить окружающих. Защита изготавливается либо из жесткого пластика, либо из тросика натянутого по периметру коптера.

Двигатели - в малых летательных аппаратах чаще всего применяются двигатели бесколлекторного типа, разной мощности. При покупке стоит обращать внимание на направление вращения "правое" или "левое".

Питание - осуществляется за счет легких и энергоэффективных литий-полимерных аккумуляторных батарей. Основными параметрами, на которые стоит обращать внимание, являются емкость и масса. Для зарядки используются современные устройства, оснащенные микропроцессорами и целым набором датчиков. В продаже есть специальные адаптеры, позволяющие одновременно заряжать несколько аккумуляторов.

Совет: Учитывая, что в среднем заряда одного аккумулятора хватает на 15-30 минут полета, а зарядка даже с использованием продвинутого устройства занимает какое-то время, Вам однозначно стоит купить один или даже несколько дополнительных аккумуляторов.

Рама (корпус) - безусловно важная деталь являющаяся основой летательного аппарата. На раму устанавливается винто-моторная группа, система энергообеспечения, контроллеры и датчики. Чаще всего изготавливается из пластика или полимеров. Некоторые рамы могут складываться, что очень удобно при хранении и транспортировке. Рама должна иметь тщательно рассчитанную и выверенную конструкцию, успешно противостоять вибрациям и обладать оптимальным соотношением веса и жесткости.

Полетный контроллер - важнейший модуль, отвечающий за обработку сигналов поступающих с пульта управления, гироскопов и GPS модуля. Исходя из полученных данных, контроллер рассчитывает оптимальную скорость вращения винтов и коптер совершает необходимый маневр. Кроме того, контроллер отвечает за функционирование различных переферийных устройств (например стабилизирующих подвесов камер). Если Вам трудно самостоятельно разобраться во всех нюансах связанных с данным модулем, можно поискать помощи на форумах соответствующей тематики или обратиться за консультацией к профессионалам.

GPS модуль - чаще всего присутствует на аппаратах среднего и высокого ценового диапазона. Позволяет определять и контролировать точную позицию летательного аппарата в пространстве. Устройство дает доступ к таким архи-важным функциям, как возврат к точке старта при потере управления и автоматическая посадка при низком уровне заряда батареи. Кроме того модуль GPS помогает в осуществлении сложных маневров, таких как облет точки по окружности или полет по маршруту из заранее заданных точек.

Камера для аэросъемки - разнообразие доступных на рынке камер и летательных аппаратов позволяют собрать комплект оптимизированный для конкретных целей. Наибольшей популярностью в последнее время пользуются камеры GoPro, данный продукт предоставляет пользователю оптимальное сочетание качества съемки, веса и продолжительности автономной работы. Впрочем, для получения максимально качественной картинки придется использовать профессиональную камеру и как следствие беспилотник с большей грузоподъемностью.

Стабилизирующий подвес для камеры - механическое устройство обеспечивающее стабилизацию камеры при резких маневрах, порывах ветра и.т.д. Подвес оснащен гироскопическими датчиками, чаще всего он связан с полетным контроллером и системой энергообеспечения. На рынке представлены модели стабилизирующие камеру по двум или трем осям, последний вариант конечно предпочтительней, хотя и дороже. Доступны модели подвесов для камер, которые используются чаще всего - GoPro Hero 3, Canon 5D Mark III, Sony NEX, Panasonic Lumix DMC-GH4, Blackmagic Pocket Cinema Camera (данный список постепенно дополняется).

FPV модули, телеметрия и мониторы - позволяют транслировать в режиме реального времени картинку с камеры на экране "наземного" монитора. Зачастую FPV модуль (иногда с дополнительной платой) передает на монитор данные о скорости и высоте полета, текущие координаты. Система состоит из передающего блока, установленного на летательном аппарате и приемника, который подключается к монитору (некоторые мониторы оснащены встроенным приемником). Для улучшения связи на каждом блоке установлена специализированная антенна. При подборе стоит обращать внимание на такие параметры как дальность связи и частота на которой функционируют устройства (обычно 2.4Ггц или 5.8Ггц)

Модули для прокладывания маршрутов - позволяют не только заранее проложить маршрут по точкам с определенными координатами, но и задать поведение летательного аппарата в каждой конкретной точке (остановка, поворот, изменение высоты) При подборе важно учитывать с какой операционной системой (Windows, IOS, Android) Вам предстоит работать.

Пульт управления - различаются частотой и мощностью сигнала, плавностью хода управляющих элементов и эргономикой. Кроме того некоторые пульты оснащены дополнительными программируемыми кнопками или встроенными мониторами. Для пультов продается ряд дополнительных аксессуаров, таких как усилители или крепления мониторов.

Кейсы - коптер нужно где-то хранить и как-то доставить к месту полетов, эти задачи можно выполнить гораздо эффективней если у вас есть специализированный кейс. Качественный кейс обязательно должен иметь амортизирующий наполнитель с гнездами для летательного аппарата, пульта, монитора, аккумуляторов и.т.д. Кейс также можно использовать как взлетную площадку или табурет. Большинство моделей производятся из фанеры с полимерным покрытием или из пластика. Стоит также обращать внимание на качество наполнителя и фурнитуры.

Приведем несколько примеров с описанием возможностей, комплекты будут отличаться возможностями и бюджетом:

1) Доступный комплект для тренировок и любительской съемки.
- квадрокоптер DJI Phantom Quadcopter
- камера Redleaf RD990



2) Готовое решение со стабилизированной камерой. Управление камерой и телеметрия через смартфон или планшет.
квадрокоптер DJI Phantom 2 Vision+



3) Мощное решение с разумным бюджетом. Трехосевая стабилизация камеры. Возможность широкоугольной съемки в формате 4K. Удаленная передача видеосигнала и телеметрии.
- квадрокоптер DJI Phantom 2
- стабилизирующий подвес Zenmuse H3-3D
- камера GoPro HD HERO3+ black edition
- FPV модуль DJI 5.8ghz Video Downlink
- коммутационный блок DJI Phantom 2 FPV Cable&Hub
- модуль телеметрии DJI iOSD mini
- монитор Lilliput 329 W 7"
- кронштейн для крепления монитора FPV Monitor Mounting Bracket



4) Октокоптер для профессиональной съемки. FPV и телеметрия. Возможность проложить маршрут. Надежная связь, безопасность полета и высочайшее качество съемки.
- октокоптер DJI Spreading Wings S1000 Premium A2 со стабилизирующим подвесом для камеры Canon 5D Mark III
- FPV модуль DJI Lightbridge 2.4gHz Full HD Video Downlink
- маршрутный модуль DJI 2.4G Bluetooth Datalink
- комплект аккумуляторов Vant10000-25-6S 10000mAh 25C 22.2V
- зарядное устройство FT680 AC 80W charger
- профессиональная система радиоуправления 2,4гГц