Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке ЮнАрмия
Содержание
  1. Стадии разработки дрона
  2. Применение дронов в повседневной жизни
  3. Bayraktar Akinci — новое поколение турецких БПЛА
  4. Беспилотники на страже родины
  5. Теория и практика БПЛА, или как я учился в Школе дронов МАИ
  6. Shahed 149 Gaza — иранский пример импортозамещения
  7. Преимущества и недостатки беспилотников
  8. Wing Loong-10 — реактивный китайский дракон
  9. Общественный транспорт
  10. Легковые автомобили
  11. Дроны и ветрогенераторы – наш кейс
  12. Беспилотный корабль – база дронов
  13. Дрон-грузовик
  14. Дроны Почты России
  15. Кто такие роботы?
  16. Какие бывают БПЛА
  17. Где применяют
  18. День пятый. Полеты продолжаются
  19. История летательных аппаратов
  20. Принцип работы
  21. Как управляется дрон
  22. День третий. Аэрофотосъемка
  23. IAI Eitan — усовершенствованный Heron
  24. «Альтиус» — новейший беспилотник России
  25. История создания беспилотной техники
  26. Что происходит с беспилотниками
  27. День четвертый. Практические полеты
  28. День второй. Базовая аэродинамика, лидары, устройство БПЛА и документы на полет

Стадии разработки дрона

Исследователи начинают с концептуального моделирования, а затем им нужно построить точную модель аппарата. Не углубляясь в формулу, модель коптера — это, по сути, модель твердого тела. Это второй закон Ньютона, расширенный на системы частиц. Он имеет поступательное и вращательное движение, есть кинематика и динамика движения, а чтобы описать модель конкретного аппарата, мы должны добавить сюда уравнение сил, действующих на конкретный дрон. 

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Как моделируют БПЛА

Следующим этапом является разработка системы управления. Если идти классическим способом: сначала мы узнаем точную математическую модель и на ее основе уже синтезируем алгоритм управления или новые формулы. В систему управления можно включать все уровни: планирование движения, восприятие среды, оценивание состояния с помощью датчиков. Алгоритмы позволяют уточнять наши координаты и данные.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Система управления дронами

Когда есть алгоритм управления, его можно сразу применять, но делать это довольно затратно. Устройства падают при малейшей ошибке — это надо учитывать и делать резервные копии. Для тестирования используются симуляторы.

Ниже показана виртуальная экскурсия по Иннополису — продукт нашего университета, он доступен для скачивания на GitHub. Это не только визуальная составляющая, но и данные всех датчиков аппарата. У него есть все позиционные датчики, им управляют как дроном и могут отлаживать все алгоритмы управления.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Так дроны учатся в симуляции

Когда на основе опыта с симулятором появляется больше уверенности — можно переходить к аппаратной реализации. Здесь показаны ее составляющие: изготовление аппарата из карбона и композита, создание электроники, размещение двигателей, их крепление.

Тесты начинаются не на улице: сначала устройства тестируются на подвесе или специальном стенде. На них можно отлаживать элементы функционирования беспилотного летательного аппарата. Например, здесь показан самолет вертикального взлета и посадки — это гибрид коптера и самолета, на видео можно увидеть, как он справляется со внешними возмущениями и держит угол. Справа показан довольно безумный эксперимент, когда запускают пять двигателей одновременно и смотрят, как система управления справляется с этим.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Так строят дроны

После тестирования переходят к подлетам — небольшие взлеты на небольших скоростях, управляемое движение с пилотом, который может перехватить контроль. Финальным аккордом является полностью беспилотный полет.

Устройство взлетает вертикально — «по-коптерному», потом у него включается маршевый двигатель, беспилотник разгоняется, переходит в самолетный режим, развивает достаточную скорость, чтобы работало крыло. Затем контурные винты выключаются, и он летит по-самолетному — процесс посадки осуществляется в обратной последовательности. 

Применение дронов в повседневной жизни

Возможности гражданских дронов стремительно расширяются.

Интересно! Всего несколько лет назад компания Amazon потрясла мир доставкой товаров с помощью дронов Prime Air. Сегодня подобная технология успешно применяется в коммерческой деятельности сотен компаний по всему миру.

Где еще нашли применение «мирные» беспилотники:

  1. В сельском хозяйстве — для распыления средств борьбы с вредителями и грызунами, оценки степени зараженности растений и зарастания полей сорняками, охраны сельхозугодий.
  2. В строительстве — для мониторинга и контроля работ, сравнения текущего состояния объектов с плановой документацией, определения параметров выполненных работ для расчета с подрядчиками, оперативного мониторинга размещения строительной техники, материалов и временных сооружений, оценки аварийных ситуаций.
  3. В «беспилотной журналистике» — при подготовке репортажей из мест боевых действий, с массовых мероприятий, спортивных соревнований, для наблюдений за дикой природой.
  4. В поиске и спасении людей, потерявшихся в труднодоступных местностях (горах, лесах, океанах), попавших в лавину или провалившихся в пещеру.
  5. В медицине — для доставки медикаментов пациентам слаборазвитых стран, людям, оказавшимся в чрезвычайных ситуациях и зонах бедствия.
  6. В борьбе с правонарушителями для анализа дорожно-транспортных происшествий, мониторинга толпы на мероприятиях с большим скоплением людей, обследования подозрительных вещей, выслеживания преступников.
  7. В науке — при проведении исследовательских проектов для «спасения планеты»: восстановление лесов, отслеживание таяния ледников, составление климатических прогнозов.
  8. Для исполнения безумных фантазий, сохранения впечатлений о приятных событиях, уникальных путешествиях и открытиях в фото- и видео-воспоминаниях.

Схема салона и выбор лучших мест в самолете «Победа»

Можно ли провозить в ручной клади консервы в металлической банке

Украинская авиакомпания YanAir (Ян Эйр)

Bayraktar Akinci — новое поколение турецких БПЛА

Турция пока не может похвастаться собственными сколько-нибудь серьезными разработками в области самолето- и вертолетостроения, зато эта страна неожиданно вырвалась в мировые лидеры по разработке беспилотных летательных аппаратов. Например, только одних ударных БПЛА в Турции было разработано пять моделей, причем занимались этим три разных компании.

Пожалуй самый известный турецкий производитель беспилотников, это компания Baykar Makina. Именно эта фирма выпускает наиболее массовый и самый воюющий турецкий ударный дрон — Bayraktar TB2. Успех этой фирмы во многом стал возможен благодаря её руководителю — Сельчуку Байрактару, который оказался не только хорошим инженером и бизнесменом, но и стал зятем турецкого президента Реджепа Эрдогана. Понятно, что имея такого высокопоставленного и влиятельного родственника, Байрактару без особых проблем удавалось находить общий язык с турецкими военными и чиновниками. Что способствовало процветанию его фирмы.

Построенная по образцу европейских и американских компаний, Baykar Makina выглядела и выглядит весьма привлекательно и для военных из других стран, особенно тех, кто находится с Турцией в партнерских и союзных отношениях. Вот почему первый ударный беспилотник Bayraktar TB2 сразу же начал активно экспортироваться, и если появление его на вооружении Азербайджана, Ливии и Украины вполне объяснимо с учетом серьёзного военно-технического сотрудничества этих стран с Турцией, то поставки БПЛА Польше, Марокко, Киргизии и Пакистану говорят о том, что Baykar Makina создала весьма конкурентоспособный продукт. Ведь все эти страны могли выбрать дроны производства других стран, но выбрали Bayraktar TB2.

В прошлом году на вооружении турецкой армии был принят новейший, двухдвигательный беспилотник Bayraktar Akinci, которым с полным основанием можно назвать стратегическим ударным беспилотником. На испытаниях он пролетел 7500 километров, то есть он обладает межконтинентальной дальностью полета. Кроме того, он может забираться на высоту 12 километров, а в его арсенале находится крылатая ракета SOM с дальностью стрельбы 270 километров и массой боевой части 230 кг.

Bayraktar Akinci весит 5500 кг и может брать ракетно-бомбовую нагрузку весом 1350 кг. Длина беспилотника составляет 12 метров, размах крыльев — 20 м, два турбовинтовых двигателя АИ-450С производства Запорожского завода «Прогресс» совокупной мощностью 900 л.с. позволяют Akinci развивать максимальную скорость 360 км/ч. К другим особенностям беспилотника стоит отнести возможность обнаруживать и сбивать воздушные цели, система искусственного интеллекта позволяет ему решать широкий круг задач, причем в воздухе он может находиться до 26 часов. То есть БПЛА в состоянии выполнять боевые задачи более суток.

Правда, в отличие от своего достаточно недорогого предшественника Bayraktar TB2, цена Akinci превышает цену некоторых современных истребителей — вот почему турецкая армия заказала пока всего десяток таких боевых машин. Да и экспортные поставки вызывают вопросы, ведь не каждая страна в состоянии приобрести беспилотник стоимостью более 100 миллионов долларов.

Беспилотники на страже родины

Что такое беспилотный летательный аппарат (БПЛА), какие они бывают и где применяются

Несмотря на популярность в повседневной жизни, коптеры остаются прерогативой военных ведомств.

Боевые беспилотники используются военными и силовыми структурами. Они носят на борту летальное оружие, например, ракеты земля-воздух или воздух-воздух, выполняют функции авиаразведки и корректировки огня. В армии их используют для слежения за неприятелем, в ударных целях, для транспортировки грузов.

Полезно! В 2019 году в российской армии впервые были отработаны элементы «войны будущего» — действия ударных групп БПЛА. Используя радиотехнические средства разведки и радары, дроны вели «боевые действия» автономно, без поддержки других систем вооружения. Беспилотники «атаковали» комплексы прифронтовой ПВО, центры управления и связи вероятного противника, транспортную инфраструктуру.

Современные беспилотники трудно обнаружить. Они проводят операции в тылу противника глубиной до 100 км, что позволяет держать в напряжении большие площади передовой. По оценкам военных экспертов, в будущем роль БПЛА на поле боя будет только возрастать.

Теория и практика БПЛА, или как я учился в Школе дронов МАИ

Время на прочтение

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Собственно, факт изучения и эксплуатации беспилотников в стенах МАИ не является секретом – было бы странно, если бы этим не занимались в подобном вузе. Изучение БПЛА различных видов и различного назначения присутствуют практически во всех образовательных программах учреждения, а в корпусе №24 на шестом этаже находятся мастерские Школы дронов, где «сумрачный маёвский гений» собирает невиданные раньше беспилотные аппараты. 

За постпандемийным валом работы и прочими заботами всё недосуг было зайти познакомиться, но вот – ура – наконец-то выпадает свободная неделя, и для себя я решаю потратить ее на знакомство с беспилотной авиацией. 

Бэкграунд по беспилотникам перед курсами у меня был околонулевой, только лишь летом, вновь заинтересовавшись темой, разобрался в нюансах регистрации БЛА в России и получения разрешения на полеты – и изложил в этой статье.  

Я записался на двухдневный курс «Оператор дрона», он предполагает минимум теории и максимум летной практики. Это значит, что упор делается на полеты в симуляторе и реальные полеты. Цель заключалась именно в этом – максимально полетать на разных штуках, а потом, если повезет, посмотреть на сборочные мастерские.

После регистрации на курс со мной связались организаторы, подтвердили мое участие и сообщили, что в понедельник утром необходимо подойти на КПП-7 института. 

24 корпус МАИ, источник: Яндекс Карты
24 корпус МАИ, источник: Яндекс Карты

Shahed 149 Gaza — иранский пример импортозамещения

Как Турция и Израиль, Иран многие десятилетия покупал авиатехнику в США, но после того как страна попала под санкции, Исламская республика стала испытывать серьезные проблемы с обновлением своего авиационного парка. Если истребители МиГ-29 удалось приобрести в России, то беспилотники иранцы начали разрабатывать самостоятельно и значительно продвинулись в этом направлении.

В 2022 году иранская армия должна получить на вооружении ударный БПЛА Shahed 149 Gaza, разработанный авиастроительной компанией Shahed Aviation Industries. Этот беспилотник является дальнейшим развитием БПЛА Shahed 129 разработки почти двадцатилетней давности. Его длина составляет 10,5 метра, размах крыльев — 21 метр, он оснащается одним 750-сильным турбовинтовым двигателем, развивает скорость в 350 км/ч и может находится в воздухе более 30 часов.

Про Юнармию:  Габариты аврора

Преимущества и недостатки беспилотников

Беспилотные летательные аппараты помогают специалистам инспектировать, контролировать, мониторить, замещают людей в опасной для здоровья и жизни деятельности.

По сравнению с пилотируемыми летательными аппаратами, у дронов есть существенные преимущества:

  • они мобильны, способны выполнять работу на сверхмалых высотах, практически в любую погоду, даже при низкой облачности;
  • их перемещают наземным транспортом или регулярным авиарейсом;
  • квадрокоптеры позволяют потребителям самостоятельно выполнять любую работу;
  • разработка и эксплуатация беспилотников обходится дешевле пилотируемых аппаратов.

К недостаткам БПЛА относят сложность пилотирования: управлять ими, за исключением простейших моделей, удастся только специалисту.

Важно! Поиск беспилотников после приземления доставляет владельцам определенные сложности, ведь при низком заряде батареи аппарат выдает некорректные геолокационные данные.

Многие модели чувствительны к ветру из-за малого веса. Для подъема на большую высоту требуется разрешение органа управления воздушным движением.

Wing Loong-10 — реактивный китайский дракон

За последние годы китайский авиапром, особенно военный, развивался семимильными шагами, хотя от закупок боевых самолетов за рубежом Китай отказался совсем недавно. Например, российские истребители Су-35С Китай покупал ещё в 2018 году. Но что касается разработки и производства беспилотников, то здесь китайские авиастроители безусловно являются одними из ведущих в мире. Они не только производят огромное количество разнообразных дронов, но и одними из первых в мире начали выпуск реактивных летательных аппаратов.

Одним из них является среднеразмерный ударный беспилотник Wing Loong-10, выпускаемый фирмой Chengdu Aircraft. От других беспилотников семейства Wing Loong данная машина отличается не только наличием реактивного двигателя, но новым фюзеляжем, при проектировании которого использовались технологии малозаметности. И хотя Wing Loong-10 не является полноценным стелс-беспилотником, обнаружить его с помощью радара будет заметно сложнее, чем другие БПЛА.

Полная взлетная масса китайского дрона составляет 3200 кг, вес ракетно-бомбовой нагрузки 400 кг, длина 9 метров, а размах крыла — 18 метров. На шести узлах подвески он может нести свободнопадающие бомбы, управляемые бомбы и ракеты. Одним из плюсов беспилотника является предельная высота полета в 15 километров, то есть он может летать значительно выше пассажирских самолетов, не представляя для них опасности.

Максимальная скорость в 620 км/ч позволит ему гораздо быстрее, чем другим беспилотникам, покинуть опасный район, а продолжительность полета в 20 часов дает ему высокую степень автономности. С 2016 года Wing Loong-10 поступает на вооружение китайской армии, также разработана его экспортная модификация, но пока что покупателей на этот БПЛА не нашлось.

Общественный транспорт

Общественный транспорт обычно ездит по одному маршруту. Его нетрудно сделать беспилотным. Почти все лифты остались без лифтеров еще в середине прошлого века. Поезда метро без машинистов начали курсировать в 1980-х в Японии и во Франции, а сейчас встречаются в десятках городов планеты. Компания РЖД планирует в 2024 году запустить перевозки беспилотным поездом «Ласточка».

Безрельсовый транспорт тоже автоматизируется. Автобусы-беспилотники (шаттлы) уже возят людей. Причем не только по закрытым территориям аэропортов, кампусов и промзон, но и по городским улицам.

Шаттлы разрабатывают крупные компании и стартапы из разных стран. По порядку, слева направо: китайская Baidu, японская Toyota, российский КАМАЗ, немецкая e.Go, американская Local Motors, новозеландская Ohmio, французские EasyMile и Milla Pod, голландская 2GetThere.
Шаттлы разрабатывают крупные компании и стартапы из разных стран. По порядку, слева направо: китайская Baidu, японская Toyota, российский КАМАЗ, немецкая e.Go, американская Local Motors, новозеландская Ohmio, французские EasyMile и Milla Pod, голландская 2GetThere.

100 беспилотников Yutong Xiaoyu 2.0 работают в новом районе Чжэнчжоу (семимиллионный город в 600 км южнее Пекина). Шаттлы перевозят пассажиров по восьми маршрутам. Скорость движения — до 40 км/ч. Пассажиры ездят только сидя, стоять запрещено. В салонах находятся инженеры по безопасности, которые могут подавать шаттлам команды через iPad.

Yutong Xiaoyu 2.0 перевозит 10 человек
Yutong Xiaoyu 2.0 перевозит 10 человек

Шаттл Iseauto компании Auve Tech поехал по улицам эстонского города Тарту в прошлом году. Он меньше и медленнее китайских Yutong (вместимость — 6 человек, скорость — до 25 км/ч). Зато это первый в мире шаттл на водородных топливных элементах. И оператор не сидит в салоне, а контролирует Iseauto удаленно.

Iseauto — транспорт «последней мили». Он не повезет пассажиров через весь город, но доставит от крупного транспортного узла до офиса или дома
Iseauto — транспорт «последней мили». Он не повезет пассажиров через весь город, но доставит от крупного транспортного узла до офиса или дома

Практическая польза от беспилотных автобусов пока невелика. Но если внедрять их массово, система общественного транспорта станет эффективнее. Шаттлы не будут привязаны к определенным маршрутам.

  1. Вы выйдете из дома и закажете в приложении поездку в нужную точку города.

  2. Центральный компьютер выберет шаттл,
    в маршрут которого вписывается ваш маршрут.

  3. Вскоре к вам подъедет беспилотная «маршрутка»,
    с пассажирами которой вам по пути.

Поездка на автобусе станет похожа на поездку на такси с попутчиками и дешевыми билетами.

Некоторые автобусы будут многофункциональными. В час-пик будут возить пассажиров, а в остальное время — что-нибудь другое.

Концепт Scania NXT спроектирован с расчетом на 2030 год

Компания Scania в 2019 году представила концепт модульного беспилотника NXT. Из модулей собирается шаттл, грузовик или футуристический мусоровоз. Все колеса поворачиваются. На крышах модулей — солнечные панели для частичной подзарядки. В пассажирском модуле инфракрасное отопление: оно легче и дешевле, чем электрическое.

Легковые автомобили

Сделать беспилотный легковой автомобиль труднее, чем автобус, потому что он должен уметь ездить где угодно.

Есть шесть уровней автономности автомобиля:

Автомобили уровня 4 активно разрабатываются и испытываются. До автомобилей уровня 5 еще далеко, но они радикально изменят города и жизнь людей.

Испытания беспилотника Tesla
Испытания беспилотника Tesla

Автомобили сейчас используются неэффективно: 

  • личные машины около 93% времени стоят на парковках,

  • в такси одно место занимает водитель,

  • до каршеринга часто приходится идти, и нужно уметь водить.

В будущем могут широко использовать беспилотную синергию такси и каршеринга. Автомобили сами приедут за пассажирами, доставят их в место назначения и поедут за следующими. Количество личного транспорта в городе сильно уменьшится.

Те, кто не откажутся от автомобиля, тоже будут в выигрыше: беспилотник сам найдет парковку и съездит на техобслуживание.

IT-компании пока опережают автопроизводителей в разработке беспилотных легковых автомобилей. Лидер в США — не Ford, General Motors или даже Tesla, а Waymo, дочерняя компания Google. В России это — Яндекс и SberAutoTech.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Беспилотное «Яндекс.Такси» работает на закрытой территории наукограда Иннополис и технопарка Сколково. В салоне еще сидит инженер-испытатель, но это уже реальные коммерческие перевозки.

Компания SberAutoTech из экосистемы Сбера объявила об испытаниях беспилотных автомобилей. Они курсируют в Москве между инжиниринговым центром SberAutoTech на проспекте Андропова возле станции метро «Технопарк» и станцией МЦК — ЗИЛ.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

У большинства тестируемых беспилотников еще есть руль и педали, так как они сконструированы на базе серийных автомобилей. Но беспилотникам будущего не нужны водительское место, устройства управления и зеркала.

Ещё в прошлом году SberAutoTech представила прототип такого автомобиля под названием ФЛИП. Он работает на электричестве и перевозит до шести человек.

ФЛИП узнаёт хозяина по лицу и принимает команды через приложение с виртуальным ассистентом
ФЛИП узнаёт хозяина по лицу и принимает команды через приложение с виртуальным ассистентом

Дроны и ветрогенераторы – наш кейс

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) не отстают от своих «наземных братьев» и также рвутся в регулярную эксплуатацию.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Например, дроны помогают следить за состоянием оборудования. IT-лаборатория Singularis разработала систему «Farm Manager», которая с помощью дронов и нейросети мониторит состояние ветряков.

Ферма ветрогенераторов
Ферма ветрогенераторов

Ветрогенераторы строят из металла, бетона и крепких полимерных композитов. Но даже такие прочные конструкции со временем изнашиваются. Чтобы ветряк не ломался, нужно вовремя находить повреждения и проводить ремонт.

Критические повреждения ветрогенераторов.
Критические повреждения ветрогенераторов.

Проверка одной фермы ветрогенераторов вручную занимала неделю

Ветрогенераторы останавливали, альпинисты забирались наверх, делали снимки лопастей, а дальше инженеры-аналитики вручную искали повреждения на фотографиях. Электричество не вырабатывается, задействуется много людей, за время проверки ветряк может получить критические повреждения. Итог: компания теряет деньги. Проверка ветряков вручную – это дорого, долго, сложно.

Запуск беспилотника для проверки состояния ветряка

Проверка с Farm Manager

С помощью дрона инспекторы фотографируют лопасти ветрогенератора и отправляют их на портал, где специальный алгоритм собирает их в единую картинку, а нейросеть самостоятельно находит повреждения. Дефектоскопия проходит быстро, удобно и не требует больших затрат. Если ветряк повреждён, система оповестит об этом и можно будет вовремя его починить.

Сшивание фотографий лопастей

Дроны и нейросети для других отраслей

Концепция и технологии системы могут быть использованы в других отраслях, где нужно следить за производством и оборудованием: сельское хозяйство, логистика, строительство, промышленность. Напишите нам, если у вас есть похожая задача для компьютерного зрения. Наше портфолио здесь.

Беспилотный корабль – база дронов

Среди кораблей тоже используются беспилотники. В этом году в Китае спустили на воду беспилотный корабль «Чжу Хай Юнь» – первое в мире полностью автономное исследовательское судно. На его борту размещены десятки летающих дронов, малых кораблей и батискафов, которые вместе создадут систему наблюдения за экологией и будут осуществлять мониторинг морской среды вблизи побережья Китая.

Водоизмещение корабля — 2000 тонн, длина — 88 метров, максимальная скорость — 18 узлов (морских миль в час).

Искусственный интеллект будет управлять локальным исследовательским флотом и авиа-группой, координировать запуск беспилотников, их перемещение и возвращение на борт.

Полностью автономно корабль будет действовать в открытом море, а навигация вблизи портов станет производиться посредством удаленного управления.

Дрон-грузовик

Российские инженеры создали воздушный беспилотник-грузовик «Аладдин», который способен переносить до 250 кг на расстояние до 150 км.

В нем используется связка бензинового двигателя, и электромотора – бензиновый двигатель запускает генератор, который питает электродвигатель. На электромоторе аппарат пролетит до 30 км, а на ресурсах бензинового двигателя – более 100 км.

Уменьшенный прототип / «Аэрокосмическая экосистема»
Уменьшенный прототип / «Аэрокосмическая экосистема»

Инженеры взяли двигатель с Lada Priora, модернизировали его с помощью турбин: с со 100 л. с. до 260 л. с.. Создатели проекта оценивают стоимость доставки 1 кг на расстояние в 1 км будет равна 35 руб.

Посмотреть разработку в действии пока нельзя. В сети появились только фотографии уменьшенного прототипа. Но создатели уже готовят концепции использования дрона. Например, доставка посылок Почты России.

Дроны Почты России

«Почта России» планирует начать коммерческую доставку грузов беспилотниками. До конца 2024 г. в Почте России готовят к запуску 7 маршрутов на Ямале и 21 маршрут на Чукотке.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Тестовые полеты проводили с беспилотником вертолетного типа SH–350 по маршруту Салехард – Аксарка – Салехард с макетом груза. Общая протяженность пути из одного пункта в другой составила 53 км.

К 2025 г. «Почта России» рассчитывает вывести аэродоставку беспилотниками на безубыточный уровень.Эксперты заверяют, что это реально и в проект заложены все риски.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

И это достаточно смелые планы. Доставка с помощью беспилотников это «долгоиграющая» бизнес-модель, сравнимая со строительством и эксплуатацией железных дорог, окупаемость которых может достигать до 10 лет. К тому же нужно совершенствовать законодательство для регулярных беспилотных перевозок воздушного типа.

Однако, мы желаем коллегам удачи и успехов в достижении результатов к намеченным срокам.


А вы доверите свою жизнь автомобилю без водителя? Или беспилотникам место только в грузоперевозке и производстве?

Кто такие роботы?

Несколько лет назад на Reddit появилась классная штука — ученые описывали сложные исследования одной простой фразой. Если бы меня попросили так сделать, я бы сказал, что робототехника — область, где можно увидеть, как двигается код.

Робототехника — это синергетическая прикладная сфера деятельности. Она состоит из программирования, мехатроники и кибернетики. Мехатроника — это то, что взаимодействует с реальным миром. А кибернетика — многозвенная наука, которая включает в себя, прежде всего, управление созданными программами.

Про Юнармию:  Беспилотники-камикадзе “Куб” и “Ланцет” — смертоносное оружие XXI века

Что такое робот? 15 лет назад многие бы сказали, что это робот-манипулятор, который работает на заводе и занимается сваркой или покраской. Другой популярный ответ — это робот-андроид из мира кино. Но является ли роботом подвижная тележка или беспилотный автомобиль? Да, это тоже одна из областей роботехники. Летательные аппараты — тоже роботы, одни из самых последних разработок включают в себя интеллектуальные технологии и являются, по сути, автономными роботами.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Подвижная тележка — это тоже робот

Еще есть такая область робототехники как field robotics — «мобильная робототехника». Сюда включают всех роботов, которые двигаются в поле, здании или под водой. Самое интересное применение, на мой взгляд, — это сельское хозяйство.

Какие бывают БПЛА

Что такое беспилотный летательный аппарат (БПЛА), какие они бывают и где применяются

Беспилотные летательные аппараты создаются для решения задач в разных сферах человеческой деятельности. Отсутствие требований со стороны авиационных чиновников к оснащению, конфигурации и компонентам беспилотников дает свободу фантазии производителям. Поэтому классифицировать устройства, различающиеся габаритами, назначением, дальностью полетов, уровнем автономности и другими характеристиками, весьма сложно.

Условно все БПЛА делятся на 3 группы:

  1. Неуправляемые: легкие и бюджетные, простые в эксплуатации модели, не требующие обустроенной поверхности для приземления. Человек участвует только при вводе параметров полета и запуске.
  2. Дистанционно управляемые: для них возможна корректировка траектории полета с земли.
  3. Автоматические: выполняют миссию автономно, по предполетным параметрам, введенным оператором в стационарный компьютерный комплекс, находящийся на земле.

Где применяют

Чтобы это не выглядело как исключительно научные разработки, ниже — демо дрона Skydio. Сейчас это самое совершенное устройство по части автономности. Это пример того, как современные технологии — картография, обход препятствий, планирование движения используются совместно в уже доступном для пользователя продукте.

Еще одно направление — это новые конструкции летательных аппаратов. Одно из них — складные дроны. Одно такое устройство может залетать в узкие пространства для инспекции после аварии. Другой пример — дрон, который может раскладываться. Например, он умеет вылетать из узкой пневматической трубы и дальше лететь в обычном режиме.

У нас тоже есть проект в этой области — это мягкий Tensodrone. Это первый дрон мягкой конструкции, который летает. Удовольствие заключается в том, что его можно ронять и он останется целым. Кроме того, можно изменить длины балок, натяжение тросов.

Два примера, которые воплотятся в жизнь в ближайшее время. Во-первых, доставка с помощью дронов. Сейчас есть очень интересная реализация, когда мы совмещаем почтомат и посадочную станцию дрона — в этом случае не нужно заботиться о том, когда дрон прилетит, куда он сядет, чтобы мы к нему вышли вовремя, забрали груз, пока его не украли. Второй пример — летающее такси. Это самая впечатляющая область разработок, уже есть работающие прототипы. Но это произойдет только в ближайшее десятилетие.


Какие разработки в области летающих такси появлялись за последние 6 лет:

— Компания «Ховер» представила аппарат с малошумным электродвигателем и компактными габаритами — как у автомобиля. Он взлетает на высоту 150 м и садится на стандартное парковочное место. Дрон рассчитан на двух пассажиров, максимальная грузоподъемность — 300 кг, а скорость — 200 км/ч.

— В 2016 году российская компания Hoversurf показала ховербайк, который можно носить с собой и в любой момент взлететь с обычного городского парковочного места. Он развивает скорость до 100 км/ч, а высота подъема принудительно ограничена 5 метрами в целях безопасности.

— В 2018 году разработанный Airbus пассажирский VTOL-самолет Alpha One поднялся на высоту 5 метров и продержался в воздухе 53 секунды. Пользователь сможет вызвать БПЛА через приложение и добраться из одной точки в другую как в черте города, так и за его пределами.

— В 2020 году аэротакси CityAirbus совершило первый свободный полет. Тестирование состоялось в пригороде Парижа, городе Иль-де-Франс.Летательный аппарат CityAirbus способен передвигаться со скоростью до 120 км/час на расстояние до 30 км. Вес летающего такси — более 2,2 т, CityAirbus оборудован тремя пассажирскими местами и одним водительским.

— В 2022 году китайский стартап Pantuo Aviation представил T1 — это демонстратор летающего такси с воздуховодом. Он будет летать со скоростью более 300 км/ч, а дальность полета составит 250 км.


Читать далее:

Космический зонд пролетел в 200 км от Меркурия. Посмотрите, что он увидел

Ученые раскрыли, как витамины влияют на заболеваемость раком

Китайский шлем для «чтения мыслей» бьет тревогу, когда человек видит порноконтент

День пятый. Полеты продолжаются

Последний день обучения также отведен под практические занятия. Сегодня мы летаем на стадионе «Наука» в Москве. В программе как квадрокоптеры, так и самолетные системы. 

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Если установился постоянный сильный ветер, следует посадить коптер, лучше всего – вернуть его в точку старта. Для этого не стоит направлять дрон в прямо противоположную ветру сторону – скорее всего, это не сработает, особенно если дрон небольшой. Попробуйте снизить высоту и идти не перпендикулярно направлению ветра, а под острым углом к нему, постепенно возвращая аппарат в точку старта не по прямой, а по дуге. Если через полминуты борьбы с ветром вы не преуспеете в движении, то лучше совершить экстренную посадку. Для этого максимально снизьтесь, наклоните нос аппарата вперед и выключите двигатели. Главное – не включать полный газ. Падение под собственным весом причинит минимально возможные повреждения, но если врезаться на полном ходу, повреждения могут быть серьезнее.

В режиме визуального пилотирования (LOS) мы летаем лишь поначалу, для разминки. Основную часть времени занимают полёты по FPV. Стадион – хорошее место для летных упражнений, потому что можно использовать ворота и разметку поля как тренажеры. 

Первым упражнением мы выполняем пролет вдоль линии и обратно с приземлением в точку старта. Упражнение уже не кажется сложным: подняться в воздух, зависнуть на одной высоте, найдя стиком газа (левым) то положение, когда коптер не поднимается и не опускается, затем правым стиком плавно дать тангаж вперед и направить коптер вдоль линии. Самый сложный элемент – разворот в дальней точке. 

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Постепенно дело доходит до элементов посложнее: полеты вокруг стадиона на высоте и маневры вокруг элементов футбольных ворот. 

С небольшими перерывами полеты продолжаются до темноты. Побочным эффектом от полетов в FPV является малое количество фотографий; поскольку я постоянно в очках, то снимать на телефон не очень удобно. 

Обучение окончено! Через три недели я получил сертификат ДПО о прохождении курса: 

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

История летательных аппаратов

История летательных аппаратов началась в прошлом веке. До этого летали только воздушные шары без двигателя, и их сложно было назвать роботами. В начале прошлого века функционировали два типа летательных аппаратов — дирижабли и самолеты. Первый управляемый полет совершили братья Райт. Причем первый автопилот появился довольно быстро, практически через 10 лет после этого, он помогал стабилизировать полет.

Текущее направление робототехники связано с развитием и доступностью новых открытых автопилотов, таких как PixHawk (PixHawk — открытое аппаратное обеспечение для контроллеров, дронов и других БПЛА. Его используют для академических, любительских и профессиональных целей). Пример прихода дронов в жизнь каждого человека — доставка пиццы компанией «Додо Пицца» совместно с «Коптр экспресс» — это произошло в 2014 году.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
История летальных аппаратов

Принцип работы

Принцип работы дрона прост. К раме из легких композитных материалов или сплавов легких металлов крепятся остальные элементы:

  1. Полетный контроллер, принимающий сигналы от наземного пульта управления или бортового компьютера и перенаправляющий их на другие элементы конструкции. Базовый набор элементов контроллера составляют датчики высоты (барометр) и положения в пространстве (гироскоп), устройство для измерения ускорения (акселерометр), GPS-навигатор, Wi-Fi, ОЗУ.
  2. Двигатели, пропеллеры и регуляторы оборотов, обеспечивающие полет.
  3. Элементы питания — аккумуляторы.

После поступления сигнала полетный контроллер обрабатывает его и направляет на регулятор оборотов, который придает аппарату нужную скорость. Чтобы набрать высоту, система наращивает обороты на всех двигателях. Пропеллеры (всего их 4) вращаются попарно по часовой стрелке и против нее, обеспечивая стабильность полета. Если все винты работают с одинаковой скоростью, дрон взлетает; если 1 начинает работать быстрее, аппарат наклоняется; если 2 винта работают сильнее, машина поворачивается в нужную сторону.

Как управляется дрон

Современные летательные аппараты используют один из трех принципов создания подъемной силы — аэростатический, реактивный или аэродинамический. Аэродинамический принцип полета и создания подъемной силы (отбрасывание вниз части воздуха) можно реализовать либо за счет движения всего аппарата, снабженного неподвижной несущей поверхностью (крыло), либо за счет движения отдельных несущих частей аппарата (несущий винт, вентилятор) относительно воздушной среды.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Как летают устройства

У дрона есть винт, который создает подъемную тягу. Оторвавшись от земли, устройство начинает двигать винтом быстрее и поднимается вверх. Но сила действия равна силе противодействия. При вращении винта создается момент в другую сторону — с этим связана конструкция вертолетов и коптера. Если у вертолета будет один винт — он не будет стабильным. Поэтому устройство использует либо схему с двумя винтами, либо хвостовой винт.

В квадрокоптере очень простая конструкция — у него обычно четыре винта, два из которых вращаются в одну сторону, а два — в другую. Если пользователю нужно двигаться вперед, то одни винты вращаются медленнее, а другие — быстрее. А если пользователь хочет повернуть, то одни винты, размещенные по диагонали, ускоряются, а другие — замедляются.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Как летает квадрокоптер

Движения коптера по углам связаны с движением по координатам. Если пилот хочет двигаться вперед, нужно сначала наклонить дрон вперед, а затем, когда устройство на электротяге потянется вперед, стабилизировать его в той точке, где мы хотим остаться. 

Это схема одного из самых популярных автопилотов, на базе которого можно сделать новые устройства. Он подключается ко всем моторам и датчикам. Причем у моторов есть свой блок управления, регулятор ESC — Electronic Speed Controller, управляющий оборотами мотора.

Из сенсоров здесь есть GPS, чтобы дрон мог работать вне помещений, летать по точкам и стабилизировать положение. Но внутри самого автопилота также есть IMU — модуль инерциальных датчиков, который позволяет ему определять углы ориентации. Также есть канал связи, наземный пункт управления и батарея.

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Устройство БПЛА

Как говорилось выше, существует некий уровень управления двигателем — мы, уже не задумываясь, можем задать скорость вращения. По тому же принципу работают и остальные уровни: следующий — это управление ориентацией.

Но прежде нам нужно управлять скоростью вращения — на этом уровне летают FPV-коптеры (устройства, которые позволяют наблюдать за картинкой с камеры дрона в режиме реального времени от первого лица (FPV – First Person View). Опытные пилоты задают скорость вращения и постоянно подруливают джойстиком. Следующий этап — когда пользователь может стабилизировать угол, но при этом дрон все равно будет двигаться. Дальше — контроль скорости, а самый высокий — это позиционное управление, маневры для движения в точку или движение по заданной траектории.

Про Юнармию:  В ЮНАРМИЯ входят представители нескольких организаций и ВВПОДа

Те, кто хотят программировать, собирать и управлять дронами — должны обратить внимание на opensource-автопилот PIX4. Вокруг воздушной роботехники есть целое сообщество (ROS — robotic operating system, или Open robotics), есть симуляторы для дронов. Поэтому многие эксперименты можно совершить в симуляторе, не имея самого дрона.

День третий. Аэрофотосъемка

Третий день в программе был последним отведенным на теорию. Следующие два – только практические полеты, так что на учебу с утра я еду с большим нетерпением. Побыстрее бы с теорией отстреляться, а там уже полеты! 

Ключевые темы дня – построение ортофотопланов и 3D-моделей местности с помощью БПЛА. Ортофотоплан, если вкратце, это фотографический план местности, созданный с помощью аэрофотосъемки с беспилотника. БПЛА летит над землей на заданной высоте по определенному маршруту, который заложен в автопилот, и фотографирует поверхность, а получившиеся снимки группируются и «сшиваются» между собой. Такой фотографический план обладает большой точностью и детализацией, и используется в сельском хозяйстве, строительстве, при составлении кадастровых карт и так далее. 

Исходные фото для составления ортофотоплана
Исходные фото для составления ортофотоплана

Составление 3D-модели местности позволяет получить реалистичную трехмерную копию объекта с учетом рельефа, что особенно ценно в маркшейдерском деле. Маркшейдеров у меня в группе не было, но зато было аж два геодезиста 😀 

Как выглядит мой ортофотоплан
Как выглядит мой ортофотоплан

И ортофотопланы, и 3D модели создаются вручную. Их составление – навык, который требует наработки. 

Главный враг в аэрофотосъемке – несовпадение объектов на фотографии с реальностью. Например, предметы, в реальности абсолютно прямые, на снимке выглядят немного «волнистыми». Выглядит забавно, но это ошибка, за которую иногда приходится всё перелётывать по-новой. 

Кто-то въехал в отбойник. Или нет…
Кто-то въехал в отбойник. Или нет…

Такие ошибки могут возникнуть как из-за небрежно скомпонованных исходных снимков, так и из-за неправильного полета дрона. Значение может иметь даже дисторсия камеры. 

Фура на обочине. Вроде ровная.
Фура на обочине. Вроде ровная.

На выходе у меня получаются модели сносного качества, но до идеала еще сильно далеко. Кстати, файлы ортофотопланов очень тяжелые, мой получился около 2 Гб. 

IAI Eitan — усовершенствованный Heron

Если истребители и боевые вертолеты Израиль по-прежнему покупает в США, то беспилотники предпочитает разрабатывать самостоятельно. И добился на этом поприще впечатляющих успехов, став одним из крупнейших в мире экспортеров БПЛА, продавая беспилотники даже странам НАТО. С середины 2000-х годов израильская компания Israel Aerospace Industries (IAI) начала работы над совершенствованием своего дрона Heron, создав экспортную модификацию Heron TP, известную в Израиле как Eitan.

Этот беспилотник хотя и появился почти на 15 лет раньше, чем Bayraktar Akinci, но по многим показателям превосходит его. Eitan способен летать на высоте 14 км, что позволяет ему работать в районах, через которые проходит пассажирское авиасообщение.

При практически одинаковом взлетном весе с Akinci, израильский беспилотник берёт на борт почти вдвое большую нагрузку. Единственный турбовинтовой двигатель, установленный на Eitan, развивает мощность в 1200 л.с. что позволяет БПЛА разгоняться до 410 км/ч. Дальность полета израильского беспилотника может достигать 8000 км, а время непрерывного нахождения в воздухе, в том числе благодаря 26-метровому размаху крыльев, составляет 30 часов.

К плюсам IAI Eitan можно отнести самую современную разведывательную электронику и возможность несколько часов лететь без управления оператора, используя навигацию и возможности искусственного интеллекта. Израильтяне не делают упор на ударных возможностях Eitan, предпочитая характеризовать его как «разведывательно-многоцелевой», но известен, как минимум, один факт использования этого БПЛА в качестве ударного. В настоящее время данный беспилотник стоит на вооружении армии Израиля, Греции и Индии.

«Альтиус» — новейший беспилотник России

В ближайшей перспективе на вооружение Российской армии должен поступить тяжелый, дальний разведывательно-ударный беспилотник «Альтиус». Точные данные об этой машине пока неизвестны, открытые источники сообщают, что её вес может составить порядка 5-6 тонн, размах крыльев достигает около 30 метров, что она оснащается двумя немецкими турбовинтовыми двигателями RED A03 совокупной мощностью 960 л.с. и что дрон может провести в воздухе более 40 часов.

Судя по имеющимся данным, «Альтиус» является одноклассником турецкого Bayraktar Akinci, и не исключено, что со временем он станет его прямым конкурентом на мировом рынке вооружения. Но сначала этот беспилотник должна получить российская армия, возможности которой благодаря таким БПЛА значительно возрастут. В военных конфликтах последних лет беспилотники стали играть весьма заметную роль, поэтому каждая современная армия старается обзавестись как можно большим их количеством и разнообразием.

И если с легкими разведывательными беспилотниками у Российской армии проблем давно нет, то тяжелых ударных БПЛА она пока не имеет в нужном количестве. Однако с появлением «Альтиуса» этот пробел должен быть устранен. Главное, что эта машина разработана и прошла лётные испытания. Следующий этап — наладить её выпуск в необходимых армии количествах. Впрочем, производство БПЛА в России сейчас больше зависит от того, смогут ли российские предприятия найти замену импортным комплектующим.

История создания беспилотной техники

Ошибочно считать, что дроны появились совсем недавно. Первые летательные аппараты — аэростаты для воздушной бомбардировки — были использованы австрийцами в 1849 году. Однако их, как и беспилотные машины времен изобретения электричества и радиосвязи, трудно считать прототипами современных.

История развития беспилотной авиации в сегодняшнем понимании началась в 1917 году с создания Чарльзом Кеттерингом воздушного аппарата с часовым механизмом. Однако несмотря на успешные испытания, идея не получила дальнейшего развития.

Долгое время инженеры экспериментировали с различными моделями военных беспилотников, и только к 1933 году английские изобретатели создали аппарат многократного использования с дистанционным управлением.

Не остались в стороне и советские разработчики. В 60–70 годы прошлого века ракетно-ядерный щит страны пополнили беспилотный разведчик Ла-17Р, сверхзвуковая крылатая ракета Ту-121, ставшая базовой при разработке реактивных разведчиков Ту-123 «Ястреб», Ту-141 «Стриж» и Ту-143 «Рейс».

Справка. Вплоть до начала XXI века беспилотники применялись лишь в интересах военных ведомств, но с появлением GPS их стали использовать в мирных целях.

Современные гражданские дроны технически отличаются от военных аналогов: они узкоспециализированы и «заточены» под выполнение конкретных задач. Стартапы в этой области развиваются настолько стремительно, что в недалеком будущем БПЛА могут потеснить малогабаритные пилотируемые самолеты.

Что происходит с беспилотниками

Одна из задач, над которой работают современные ученые — обход препятствий при полете. Некоторые дроны уже умеют это, но задача стоит чуть шире — надо научить устройства как можно быстрее двигаться в среде с препятствиями. И тут по-прежнему есть куда стремиться и улучшать алгоритмы.

Еще один пример такого тестирования — полет в лесу. Есть очень интересный подход — здесь применяются не только новые алгоритмы, но и сенсорика — ивенткамера. Это очень высокочастотная камера, которая передает разницу между кадрами в каждую единицу времени: это позволяет быстро осуществлять управление и реагировать на препятствия.

В области планирования движения дрона проводятся соревнования: кто быстрее это сделает. Задача состоит в том, чтобы картографировать неизвестную область, построить ее трехмерное представление, найти на ней объекты. Мы летали в университете, но тоже решали задачу поиска объектов. Наши результаты были даже лучше, чем у известных опубликованных алгоритмов.

Существуют соревнования и по гонке дронов. Они делаются на устройствах с камерой, когда у пилота есть очки и он управляет дроном, чтобы максимально быстро пролететь через ворота. Довольно зрелищное мероприятие, где ту же задачу надо выполнить и в автоматическом режиме. К сожалению, пока компьютеру удалось победить человека только в шахматы, а робот-дрон не смог обогнать человека-пилота, хотя прогресс уже довольно серьезный. Дрон с помощью алгоритма машинного зрения может выполнять такие задачи, работа идет только на увеличение скорости.

Еще одно соревнование — Microsoft Games of drones, оно проводится в симуляторе. В этой же области проводится одно из известных ведущих соревнований в Саудовской Аравии. Участники там набираются на три года вперед.

Беспилотные устройства используют для шоу дронов — это зрелищные мероприятия, которые сегодня стали заменой салютам. Но это не единственное групповое применение — они могут инспектировать большую область. 

День четвертый. Практические полеты

Что ж, с теорией было покончено, и всё время на последних двух днях было отведено на практику. По плану, утром четвертого дня мы собирались у института, а дальше должны были отправиться автобусами на полигон в Московской области. Возврат в Москву предстоял только вечером. 

В программе сегодня ручные и автоматические полеты. Одна половина обучающихся идет строить планы автополетов с помощью ArduPilot, вторая, в которой и я, готовится летать на квадрокоптерах в поле. 

Здесь следует подробнее остановиться на предполетной подготовке, то есть какие действия должны быть выполнены, прежде чем машина поднимется в воздух. 

Если не задерживаться на вопросах законодательства (полет должен быть согласован с ОрВД, БЛА зарегистрирован в Росавиации – само собой), то для безопасного полета предполетная проверка перед каждым вылетом должны включать в себя: 

  • Изучение и оценку полетной зоны.

Необходимо оценить особенности рельефа местности, обратить внимание на воздушные коммуникации (ЛЭП и т.д.) и их возможное влияние на полет.

  • Метеорологическую оценку зоны полетов.

Оценить вероятность осадков, скорость и направление ветра, облачность, высота солнца. Всё это может затруднить слежение за дроном. Наилучшее время для полета – безоблачный день с хорошей видимостью, отсутствием ветра и в часы, когда солнце не находится в своей самой высокой отметке. Кроме того, необходимо обращать внимание на возможные помехи от пролета птиц и проявлять особенную осторожность в случае полета вблизи закрытых зон и зон ограничений полетов. 

Этот пункт подготовки следует выполнять дважды – за час до полета и непосредственно перед взлетом, за 5-10 минут.

  • Предполетные проверки и осмотры дрона.

Необходимо провести внешний осмотр на предмет дефектов, особое внимание уделить пропеллерам, аккумулятору и антенне. Убедиться, что аккумуляторы пульта и коптера заряжены. Проверить качество сигнала между машиной и пультом управления. Убедиться, что ничего не мешает вращению пропеллеров. На место старта обязательно брать с собой запасные аккумуляторы, пропеллеры, минимальный набор инструментов. 

Что-что, кстати, а с погодой нам невероятно повезло. Мало того что она полностью лётная, так еще и пилотам пока что не слишком холодно часами стоять на воздухе, нечасто такое бывает в конце октября. 

Один из коптеров с сопутствующей аппаратурой: пультом и FPV-очками
Один из коптеров с сопутствующей аппаратурой: пультом и FPV-очками

Взлетать можно только с ровной площадки плавным отклонением стика газа вверх. Все зрители при этом должны стоять за спиной оператора, а он сам – не менее чем в трех метрах от аппарата. 

Первым из группы летаю я. Стартовое задание тут такое же, как и на симуляторе в первый день, надо просто подняться в воздух и зависнуть на месте. Это совсем несложно, коптеры хоть и собранные вручную, но управляются также легко как Мавик. 

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке
Так называемая «восьмёрка». При выполнении фигуры коптер всегда должен лежать «носом» по курсу. Источник картинки: "Дроны и их пилотирование. С чего начать» Астахова Н.
Так называемая «восьмёрка». При выполнении фигуры коптер всегда должен лежать «носом» по курсу.

 Источник картинки: «Дроны и их пилотирование. С чего начать» Астахова Н.

Спустя 20 минут пора на посадку. В первый заход мне не доверяют сажать дрон самостоятельно, инструктор аккуратно отбирает у меня пульт и выполняет снижение сам. Далее мы меняем батарейку на свежую и за стики встает следующий курсант. 

Передав пульт, я встаю в сторону и наблюдаю за полетами коллег. Неподалеку от меня за коптером, как раз устремившимся на облет старой вышки в центре поля, наблюдают телевизионщики с «России 1». 

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Полетав еще пару-тройку сеансов, я подбиваю инструктора на мастер-класс – надеть FPV-очки и провести дрон сквозь вышку между балками. Он включает FPV, подлетает к срединной балке и аккуратно проводит квадрокоптер «навылет». Я так увлекся созерцанием процесса, что совсем забыл про фотографии, так что пруфов не будет. 

Немного шакальих фото с квадрокоптера. В поле видна та самая вышка
Немного шакальих фото с квадрокоптера. В поле видна та самая вышка

После демонстрации мастерства наступает время полетать в режиме FPV для всех нас. С одной стороны, это несколько проще – при взгляде от первого лица право – всегда справа, а лево – слева. С другой, поначалу в очках совершенно не чувствуются габариты беспилотника, а еще далеко не сразу реагируешь на снос машины ветром. 

После перерыва на обед мы переходим к изучению автопилота. 

Конкретно мы изучаем планирование и проведение автоматических полетов с помощью Ardupilot. Он позволяет управлять автономным  движением не только на квадрокоптерах, но и на других беспилотных машинах, от вездеходов до самолетных БЛА. 

В итоге семинара по автопилоту мы через Mission Planner строим план полета над нашим полигоном. 

Выглядит это похожим образом. Источник: ardupilot.org
Выглядит это похожим образом. Источник: ardupilot.org

Ближе к вечеру, после занятий, одна из машин Школы поднимается в воздух и успешно пролетает по заложенному маршруту. 

Последний час четвертого дня курсанты тратят на знакомство с разными моделями БПЛА, в том числе самолетного типа. Лично мне больше остального интересно пронаблюдать за БПЛА с тепловизором на борту. 

Белым отображаются тёплые объекты: люди и металлические конструкции, разогретые солнцем за день
Белым отображаются тёплые объекты: люди и металлические конструкции, разогретые солнцем за день

Такие беспилотные системы с тепловизором на борту можно использовать для промышленной инспекции кондиционеров и других нагревающихся систем в дата-центрах, особенно в труднодоступных местах, к примеру, на крыше зданий. Тепловизор конкретно этого БПЛА слабоват для таких задач, но существуют решения специально под такие условия, например, DJI Mavic 3 Thermal. 

Скриншот из брошюры «DJI Thermal Analysis Tool 3 User Guide»
Скриншот из брошюры «DJI Thermal Analysis Tool 3 User Guide»

Вообще, тема инспекций объектов промышленности с помощью разного рода дронов очень актуальна. Безусловно, все объекты дата-центра, если говорить конкретно про отрасль телекома, нуждаются в техническом обслуживании. В свою очередь, процесс ТО невозможно представить без участия человека. Однако визуальная инспекция сооружений, как первичный этап технического обслуживания, может быть проведена без участия живого сотрудника при помощи дронов. Использование разного рода БПЛА для этой задачи повышает безопасность персонала, позволяет безболезненно нарастить частоту проверок (БПЛА можно поднимать в воздух хоть каждые полчаса и качество его наблюдений не зависит от усталости), а также повышает объективность контроля – на смену бумажным чек-листам приходит автоматически формируемый архив с 4К-фото состояния объекта при каждой проверке. 

В перспективе, возможно, в этом блоге тема инспекции дронами ЦОДов будет освещена в отдельной статье. Так что подписывайтесь 🙂 

День второй. Базовая аэродинамика, лидары, устройство БПЛА и документы на полет

Придя на следующий день в аудиторию, я глянул у своих новых одногруппников вчерашние конспекты. По существу, ничего серьезного я не пропустил. Поскольку курс рассчитан на подготовку с нуля, то первый день теории был посвящен самой базе: типы БПЛА, возможные цели применения, регистрация беспилотника в Росавиации, вот это вот всё. 

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

Второй день отведен под более конкретные вещи. Мы рассматриваем базовые понятия аэродинамики, внутреннее устройство беспилотников (а вы знаете, что такое БАНО?), их возможную полезную нагрузку, а после обеда учимся пользоваться fpln.ru и детально штудируем схему получения разрешения на вылет. Последнее я разбирал в предыдущей статье про БПЛА и полным нулем в предмете не был, тем не менее большой ценностью были разборы получения разрешений на ИВП на примере реальных кейсов.

Не стоит даже пытаться описать в деталях все аспекты, которые были разобраны в этот день, но стоит подробнее остановиться на одном вопросе безопасности.

Одним из видов полезной нагрузки БПЛА является система лидаров (или система визуального позиционирования), которая позволяет машине поддерживать текущее положение и избегать столкновений. Летая на дронах, оснащенных такой системой, легко поддаться ложному чувству защищенности. Может показаться, что машина не допустит столкновения с чем-либо даже при грубейших ошибках в пилотировании и всегда вовремя считает препятствие и остановится. 

Направленная вверх пара лидаров на DJI Air 2S, dji.com
Направленная вверх пара лидаров на DJI Air 2S, dji.com

То, что это далеко не так, уже было упомянуто инструктором на первом дне перед началом полетов на Мавике, но здесь мы остановились подробнее. Итак, системы предупреждения столкновений могут не сработать в следующих ситуациях: 

  • при полете в осадки, они могут вызвать загрязнение лидаров и снижение чувствительности,

  • при полете на высоких скоростях,

  • при полете над водой или прозрачными поверхностями,

  • при полете в местах с резким изменением уровня освещения,

  • при полете около мест с одноцветной поверхностью (например, вдоль белой стены),

  • при полете над наклонными поверхностями.

Отдельным вызовом был построчный разбор содержания полетного плана, который надлежит подавать в центр ОрВД для получения разрешения на полет. Писать его вручную сродни ручному переписыванию IPv6 адресов, и я всегда думал, что все составляют его через программы, но, видимо, нет. Выглядит он так: 

Квадрокоптер своими руками — пошаговая инструкция по сборке

К концу дня каждый из курсантов знает значение каждой строки в плане и может вручную написать план полетов под себя, вместе с остальным пакетом документов на использование воздушного пространства.

Одна из моих попыток составить план по заданным условиям. Почти правильный!
Одна из моих попыток составить план по заданным условиям. Почти правильный!

За писаниной конспектов и самостоятельных работ незаметно пролетел второй день. Оглядываясь назад могу сказать, что он был самым скучным из моих пяти, но необходимым, особенно для тех, кто пришел не просто глазами похлопать (как я), а в интересах бизнеса. Многие компании сейчас осваивают использование беспилотников в своих отраслях и специально отправляют сотрудников на подобные курсы. Таких курсантов видно сразу – каждое слово преподавателя тщательно заносят «в протокол». 

Оцените статью
ЮнАрмия