Brothers Blog Forum

Квадрокоптеры и им подобные => Квадро, гексо и октокоптеры => Тема начата: baratynsky от 16 Марта 2012, 10:44:55

Название: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: baratynsky от 16 Марта 2012, 10:44:55
Мультироторные летательные аппараты - квадрокоптеры, гексакоптеры, октокоптеры и трикоптеры - отдельный вид летательных аппаратов, относящихся к Власу летающих платформ. Устройства этого класса чаще всего используются для переноса фото, видео и другого оборудования, которое эффективно использовать на высоте.

Преимуществом данных летательных аппаратов является отсутствие механических частей в роторах, что сильно снижает уровень вибрации, а также наличие платы управления, основной функцией которой является стабилизация платформы в горизонтальном положении. Подключение к плате управления дополнительных датчиков и устройств позволяет также фиксировать положение аппарата по высоте, а наличие комплекта GPS дает возможность привязать аппарат к любой точке в пространстве, направить полет по проложенному ранее маршруту или дать команду на автоматический возврат к точке взлета.

Наиболее часто коптеры или дроны, как их часто называют, используются для аэрофото или аэровидеосъемки.

(http://videolet.hut.ru/images/index_clip_image002.jpg)

Коптеры состоят из рамы, платы управления, регуляторов бесколлекторных моторов, бесколлекторных моторов. Тип квадрокоптера зависит от количества моторов. 4 мотора - квадрокоптер. 6 моторов - гексакоптер. 8 моторов - октокоптер. 3 мотора - трикоптер. Также бывают и редкие виды двухмоторный бикоптер или одномоторный - монокоптер.

Принцип работ коптера

Рассмотрим самую распространенную схему - квадрокоптер. В центре крестовидной рамы располагается плата управления. На краях лучей рамы расположены бесколлекторные двигатели. Регуляторы бесколлекторных двигателей подключены к ним и к плате управления. Иногда для экономии места и лучшего охлаждения их крепят прямо на лучах коптера под потоком воздуха от пропеллеров.

(http://farm7.static.flickr.com/6209/6131971044_478741cee2.jpg)

Чтобы коптер полетел, необходимо запустить двигатели. На двигателях смонтированы пропеллеры. Вращаясь, каждый пропеллер создает поток воздуха, направленный вниз, тем самым создавая подъемную силу. Однако при вращении пропеллера в одну сторону, коптер получает момент инерции в другую сторону. Чтобы его компенсировать используют пропеллеры с обратным типом вращения. Поэтому на коптерах пропеллеры располагаются по диагонали. Два из них вращаются по часовой стрелке, а два других - против часовой стрелки.

Однако, чтобы осуществить полет коптера совершенно недостаточно просто обеспечить подъемную силу. Дело в том, что все моторы вращаются с разной скоростью, имеют разные коэффициенты эффективности, поэтому просто подключив четыре мотора к каналу газа радиоаппаратуры полет все-равно не получится. Этим занимается плата управления.

Плата управления имеет микропроцессор, который обрабатывает сигнал сразу от трех гироскопов. Три гироскопа расположенные в трех разных плоскостях могут сообщать процессору значение изменения положения аппарата в пространстве. Когда пилот с помощью радиоаппаратуры подает сигнал газа коптер начинает вращать всеми четырьмя двигателями. Если коптер начинает клониться например влево - плата управления получает сигнал изменения положения в пространстве и автоматически сбрасывает немного обороты на двух правых двигателях и повышает обороты на двух левых двигателях. Таким образом смещение компенсируется и аппарат, несмотря на неравномерность работы моторов или внешние факторы в виде ветра или турбулентности, все-равно будет пытаться удержать стабильное положение. То же самое происходит и в плоскости вперед-назад. Если же в виду разной скорости работы пропеллеров аппарат начинает вращаться относительно вертикальной оси по часовой или против часовой стрелки - вступает в работу соответствующий гироскоп. Чтобы устранить вращение, плата управления подает одновременно немного больше газа на одну диагональную пару двигателей и немного меньше на другую. Таким образом, например двигатели вращающиеся против часовой стрелки, имеют момент инерции передаваемый коптеру несколько больший, что заставляет его вращаться в другую сторону. Все три гироскопа работают постоянно и одновременно, а плата управления постоянно их анализирует, и вносит компенсации в работу моторов.

Часто помимо устойчивости и стабильности коптера нужна также функция его автоматического выравнивания в горизонте. Это очень важно как-раз для аппаратов, осуществляющих видео или фотосъемку. Для этого плата управления опрашивает специальный датчик - акселерометр. Акселерометр - это так называемый датчик горизонта. На многих коптерах в процессе настройки моделист по уровню выставляет свой коптер абсолютно горизонтально и дает команду - запомнить горизонт. Плата управления записывает это значение и потом любые изменения в любую сторону от горизонтального положения плата может отслеживать и выравнивать коптер в горизонт автоматически. Обычно это происходит как только пилот отпускает правый стик аппаратуры управления (для аппаратуры MODE2), и не отруливает аппаратом в плоскостях элеронов или элеватора.

Опытный моделист при наличии всех комплектующих и должного опыта может собрать квадрокоптер за 2 часа.

http://youtu.be/7Q-7vrFC780 (http://youtu.be/7Q-7vrFC780)

Рама

Чаще всего в основе рамы коптера используют алюминиевый квадратный профиль и несльколько вырезанных их стеклотекстолита или карбона пластин. Иногда в качестве скрепляющих пластин можно использовать фанеру или двп. Можно найти и готовые рамы в продаже полностью сделанные из карбона или фанеры. Некоторые моделисты строят рамы из вертолетных запчастей используя четыре хвостовые балки от вертолета 450-го класса, но в этом случае требуются также специальные блоки крепления балок.

(https://encrypted-tbn0.google.com/images?q=tbn:ANd9GcRbXhrDrVEVzTp4Wo42tY9XpkyetbyUOyYwSIY1BUJp8iJrp2pZ) (https://encrypted-tbn3.google.com/images?q=tbn:ANd9GcS8OtV2v9eaQA4GjxIXMFotbPYKqF5BAh4uWE4nlv2sbU0MyPw)(https://encrypted-tbn2.google.com/images?q=tbn:ANd9GcSoOiq4G5AlJTVeruHq-LAmvf2MXuePx_TZpWK-NTLvKAmAXZn_ww) (https://encrypted-tbn2.google.com/images?q=tbn:ANd9GcRO8atxUogbLE2bI0UOnsviDt72H7bCO3CNlB-gg5C7gdIe5lz11w)(https://encrypted-tbn3.google.com/images?q=tbn:ANd9GcQHDD9iVzNAuBm9ZcSfvv1yGwTn5PQLmmm52iTYjR7PFfNLoHmhmw)

Готовые рамы можно приобрести здесь:

Плата управления

Mikrokopter

Наиболее популярной, многофункциональной и надежной считается, ставшая уже классической, немецкая разработка от компании Mikrokopter. Комплектующие от этой фирмы настолько хорошо себя зарекомендовали, что в некоторых кругах летающие платформы стали называть Микрокоптеры, по имени одноименной фирмы. Описание оборудования, а также интернет-магазин можно найти на сайте http://mikrokopter.de (http://mikrokopter.de). Немецкая плата имеет на борту три дорогих высокоточных гироскопа, акселерометр, бародатчик (датчик высоты), а также возможность подключения автокомпенсации подвеса для фото или видеооборудования.

Огромное количество настроек и параметров можно настроить с помощью собственной немецкой программы MkTool. Здесь и настройка чувствительности к стикам радиоуправления, параметры скорости выравнивания в горизонт, параметры чувствительности к ветру, резкость аппарата, возможность включить 3D-режим, который позволяет делать фигуры 3Д-пилотажа, крутить петли в любом направлении. Возможность постройки любой конфигурации коптеров X и Y - образных, 4, 6, 8 - моторные аппараты. Настройка световой индикации, контроль питания батареи и световая сигнализация о ее просадке.

Из дополнительного оборудования микрокоптер хвалят за отличную интеграцию GPS-модуля с этим аппаратом. GPS модуль позволяет удерживать аппарат в радиусе одного метра от определенной географической точки, что является очень высокоточным позиционированием. Функция полета по заданной траектории и возврата на базу, зависания в одной точке координат и движение в ней ввер-вниз как по лифту дают широкие возможности фотографам и видеооператорам сконцентрироваться на съемке и не думать о сложностях пилотирования в этот момент.

(https://encrypted-tbn0.google.com/images?q=tbn:ANd9GcTLaZwHqiJcyX79oGNH3wNszCUGWcJ3Ag_tpUdL5y8o-ffCOg7U) (https://encrypted-tbn2.google.com/images?q=tbn:ANd9GcT6qgEsFiMaiI_ZQOPiVSevAUA_YJFUmtZ4qtfbt-pSK2jVVVxKxg) (https://encrypted-tbn0.google.com/images?q=tbn:ANd9GcSvSV5457MlQy5ixkJnjQHCIjDfxaOvmCqjHPehArE6EZ_OrDUqrQ) (https://encrypted-tbn3.google.com/images?q=tbn:ANd9GcQitpyQn1FtpF65foQEqD5E0KfDLREzcDnvU9iQ-evlg_OS-bd3VA)

Особую стабильность и управляемость этим аппаратам обеспечивают уникальные регуляторы трехфазных двигателей. Немецкие регуляторы получают управляющие команды по скоростной шине данных i2C, что дает возможность очень быстро и остро реагировать на поступающие команды изменения скорости двигателей. А чем выше реакция двигателей, тем стабильнее аппарат.
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: Eraserzzr от 12 Апреля 2012, 22:58:01
А такой интересный вопросик.У всех этих аппаратах половина двигателей крутятся в одну ,а другая половина в другую сторону.А вот если сделать так.Берем основную шестеренку от 500 ки рекса.На нее ставим двигун один мощный.И посредством балок  и шестеренок привода хвоста(а проще ремней,чтобы инвертировать врощение) делаем 4 луча,а на концах ставим хвосты с верта.Ставим 4 сервы.И получается а нас даже отрицательный шаг(я думаю такое чудо даже тик тачить сможет).И самое главное сможет ли он подлетнуть???????
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: baratynsky от 13 Апреля 2012, 11:39:08
Сможет. Некоторые делают коптеры с отрицательным шагом используя  хвостовой слайдер и хаб от вертолета, которые надеваются на удлиненный вал двигателя. В ютубе даже видео было таких штук.
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: dsirc от 13 Апреля 2012, 13:15:01
Классная статейка, аж попробовать захотелось!
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: tim001 от 13 Апреля 2012, 15:18:34
 Я тоже планирую собрать такой папелац
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: dsirc от 13 Апреля 2012, 16:16:50
Поделись идеей - какую конкретно версию будешь собирать и что она будет на борту таскать (фото, видео)?
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: tim001 от 13 Апреля 2012, 17:49:18
Дим, планирую пока под фото.
Во-первых в этой темке я уже маленько секу(На  любительском уровне естственно).
Во-вторых это много дешевле, ибо ума не приложу сколько может стоить отработанное решение под видео способное хотя бы себя окупать. С моими копейками на этой стезе делать мне нечего. Что коптер, что видеооборудование стоит неподъёмно. Для себя любимого снимать кино?- ну если только в лотерею повезёт :D
 Мы тут с Виктором мыслим уже по скайпу на эту тему.
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: Vialom от 18 Апреля 2012, 16:08:28
А такой интересный вопросик.У всех этих аппаратах половина двигателей крутятся в одну ,а другая половина в другую сторону.А вот если сделать так.Берем основную шестеренку от 500 ки рекса.На нее ставим двигун один мощный.И посредством балок  и шестеренок привода хвоста(а проще ремней,чтобы инвертировать врощение) делаем 4 луча,а на концах ставим хвосты с верта.Ставим 4 сервы.И получается а нас даже отрицательный шаг(я думаю такое чудо даже тик тачить сможет).И самое главное сможет ли он подлетнуть???????

Один маленький нюанс: верт не сможет поворачивать по рудеру. Ведь поворот идет за счет того, что пропеллеры одного направления начинают крутиться быстрее, а пропеллеры другого направления-медленнее. Тогда уж придется ствить еще один винт на один из лучей, чтоб было подобие хвоста у классического вертолета.
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: baratynsky от 18 Апреля 2012, 18:20:41
Нет, Слава. Проблем с контрвращением нет в описанном мною варианте коптера с отрицательными шагами. Даже в описанном Ерейзером варианте контрвращение продумано за счет перекручивания в другую сторону ремней
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: Vialom от 19 Апреля 2012, 01:46:08
Андрей, ты меня не понял. В варианте от Eraserzzr-а контр-вращение есть, но все винты вращаются с одной скоростью (мотор ведь один). Если висишь "хвостом" к себе, то как ты его развернешь к себе "мордой" при одинаковом вращении всех винтов?
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: baratynsky от 19 Апреля 2012, 14:31:48
Да. Здесь ты прав.
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: vitkor от 23 Мая 2012, 08:36:14
Андрей, ты меня не понял. В варианте от Eraserzzr-а контр-вращение есть, но все винты вращаются с одной скоростью (мотор ведь один). Если висишь "хвостом" к себе, то как ты его развернешь к себе "мордой" при одинаковом вращении всех винтов?

Слав, а как "Черная Акула" поворачивает? Суть то в изменении момента. Шаг меняем на лопастях и вот тебе поворот за счет разного момента. В общем, думаю в коптерах с изменяемым шагом это решаемая проблема.
Название: Re: Вводная информация о коптерах (мультироторных платформах)
Отправлено: baratynsky от 24 Мая 2012, 00:17:12
Соглашусь. Разница момента будет, хоть и несущественная, но этого хватит для плавного вращения