Multirotorické drony: Práce, komponenty, typy, rozdíly a jeho aplikace

V současné době, drony Stali se velmi populární v mnoha oblastech, jako je mapování, závody, logistika, průzkumy a mnoho dalších. Jedná se o bezpilotní letecké vozidlo nebo bezpilotní letadlo, což je létající robot, který může vzdáleně létat nebo ovládat. Tyto drony jsou tedy zabudovány letem kontrolovaným softwarem, který funguje v kombinaci s a Globální polohovací systém a senzory. Na trhu jsou k dispozici různé typy dronů s různými velikostmi a používají se pro různé účely, jako je multi-rotorové, jednorázové, pevné zapojení a hybridní VTOL s pevným křídlem. Multi-rotorové drony však hrají klíčovou roli díky jejich rozšířenému využití. Tento článek se rozvíjí na a Multirotorický dron , jejich práce a jejich aplikace.

Co je to rotorový dron?

Multi-rotorový dron je bezpilotní letecké vozidlo nebo vícekopník, který využívá různé rotory s revolvingovými čepelemi s pevným hřištěm k výrobě zvedání a pohonu umožněním vertikálního vzletu, vznášení a přistávacích schopností. Úhel rotoru tedy může být pevný a neměnitelný, podobný vrtulníku. Úpravou relativní rychlosti mezi různými rotory může být síla točivého momentu pohonného momentu upravena tak, aby ovládala trajektorii letadla.

Multi-rotor je poměrně jednoduchý a konstantní a vzhled multirotorového letadla je ve srovnání s letadlem mnohem menší. Je tedy vhodné pro použití volného času a průmyslovou práci. Multi-rotorová operace dronů je tedy jednoduchá a může se svisle vzlétnout, bez přistávací dráhy. Jeho spolehlivost tedy závisí hlavně na bezkartáčových motorech, takže má vyšší spolehlivost.

Současně byly multirotorové UAV značně používány v mnoha zemědělských a průmyslových oblastech s jednoduchou provoz a silnou stabilitou. Tyto drony jsou tedy charakterizovány výše uvedenými dvěma rotory, včetně standardních konfigurací, jako je trikoptéra (tři), kvadrokoptéra (čtyři), hexacopter (šest) nebo osmič.

Multirotorické drony

Multi-rotorové drony pracují pomocí více rotorů, normálně 4, 6 nebo 8, k produkci letu s výtahem a ovládáním změnou rychlosti jednotlivých rotorů umožněním manévrů, jako je vzestup, vznášení, otáčení a sestupu.

Každý rotor se otáčí, aby zatlačil vzduch dolů a vytvořil vzhůru reakční sílu, která zvedne drona. Rovnoměrně úpravou rychlosti rotoru může dron stoupat jinak. Kdykoli kombinovaný tah rotoru vyrovnává hmotnost dronu, může se vznášet.

Tím, že se zadní rotory zrychlí ve srovnání s předními rotory, se dron posadí dopředu a naopak. Díky tomu, že se rotory jedné strany otočí ve srovnání s druhou, se v tomto směru valí drony. Tím, že se diagonálně opačné rotory otočí rychleji než ostatní, se tento dron otočí tímto směrem.

Otočné rotory tedy generují točivý moment, který je působen v multirotorových dronech tím, že některé rotory otočí ve směru hodinových ručiček a jiné otočí proti směru hodinových ručiček, což ruší celý točivý moment. Drony využívají senzory, počítačové polohovací systémy a gyroskopy, aby udržely stálost a našli cestu ve vzduchu tím, že umožňují přesné manévry.

Multirotorické typy dronů

Multi-rotorové drony jsou k dispozici v různých typech a používají se v různých aplikacích s změnami výkonu v obratnosti, době letu, kapacity a stability užitečného zatížení.

Trirotor

Trimotorický dron je vyroben ze tří rotorů pro generování vztlaku, používá se pro pohyb a kontrolu. Vzdálenost paže je tedy obecně 120 stupňů a obvykle je ve tvaru y ve tvaru T ve tvaru T. Výhodou tohoto typu dronu jsou nízké náklady, flexibilita a velikost jeho světla, protože vyžadují pouze tři rotory, což je poměrně levná konfigurace. Současně to může mít také nízkou zvedací výkon kvůli číslem motoru.

Kvadrutor

Jedná se o nejoblíbenější a nejběžnější typ multi-copter dostupného ve formách X a H. Takže čtyři motory jsou umístěny na symetrický rám a každá rameno je obecně 90 stupňů od sebe v konfiguraci X4. Dva motory se otočí ve směru hodinových ručiček, zatímco zbývající dva se otáčí v proti směru hodinových ručiček, aby vytvořily opačné síly, aby zůstaly vyvážené. Dosahuje tedy ideálního výkonu pro stabilitu, čas letu a cenu.

Hexacopter

Hexacopter je umístěn na symetrický rám a každá paže je obecně 60 stupňů. Hexadecopter zahrnuje více motorů než kvadrutor pro zvýšení stability a energie. Tento robot může také zlepšit vysokou dobu zasahování do redundance, takže i když motor dronů selže během letu, může správně fungovat správně ve vzduchu a přistání. Ale, motory Bude mít větší spotřebu energie, takže doba letu se zkrátí. Může to být také podobné čtyřkolku, kde tři motory se otáčí ve směru hodinových ručiček a další tři otočení CCW, aby vytvořily reverzní síly, aby se udržely v rovnováze.

Octocopter

Octocopter Dron obvykle zahrnuje osm rotory se silnou stabilitou a silou. Vyžaduje větší užitečné zatížení se silnějším větrem odpor . Tento dron vypadá podobně jako upgradovaný quadrotor & hexadecopter. Ty se často používají pro profesionální nebo filmové účely a lze je umístit s těžšími čočkami a kamerami. Jeho spotřeba energie je rychlá a velikost rámu dronů je velká kvůli zvýšení počtu motorů.

Koaxiální multi-rotorový dron

Jedná se o speciální typ multi-rotorového dronu známého jako koaxiální X8 Dron, který používá osm motorů uspořádaných na čtyřech pažích. Může být upgradován s větším výkonem a méně prostorem. Zahrnuje sadu rotorů umístěných na soustředných osách s podobnou osou rotace, ale otáčí se v opačných směrech. Náš produkt MX860 přijímá koaxiální rám Drone X8, který odráží malé funkce velikosti a velké užitečné zatížení.

Multirotorické komponenty dronů

Multi-rotorový dron je vyroben s různým komponenty, které zahrnují motory, rámy, vrtule, elektronické řadiče rychlosti, letové řadiče, baterii a systém dálkového ovládání, které jsou diskutovány níže.

Rám

Rám v dronu funguje jako páteř, který poskytuje montážní body hlavně pro všechny ostatní komponenty. Vyrábí se zejména z vysokých pevných a lehkých materiálů, jako je hliníková slitina nebo uhlíkové vlákno. Jeho design ovlivňuje celkovou hmotnost, stabilitu a velikost dronu.

Motory

Motory tohoto dronu pomáhají otočit vrtule tím, že poskytují energii a vytváří výtah a tah. Tyto drony obvykle využívají Motory BLDC (bez kartáčovství) pro spolehlivost a efektivitu. Typ a počet motorů závisí hlavně na konfiguraci dronu, jako je hexacopter nebo kvadrokoptéra.

Vrtule

Vrtule jsou připojeny k motorům dronu, aby produkovaly výtah a tlačení tím, že nechají létat dronem. Tvar a velikost vrtulí tedy ovlivňují hlavně rychlost, výtah a manévrovatelnost dronů. Materiály vrtule jsou uhlíkové vlákno, plastové nebo jiné kompozity, hlavně v závislosti na zamýšleném využití dronu.

Letový ovladač

Letový ovladač pracuje jako mozek multirotorového dronu, který zpracovává informace ze senzorů k ovládání motoru. Je tedy zodpovědný za stabilizaci multi-rotorového dronu v rámci letu za účelem udržení nadmořské výšky pro provádění příkazů z dálkového ovládání. Tyto ovladače obvykle zahrnují různé typy senzorů, jako jsou akcelerometry, GPS moduly, gyroskopy atd.

Elektronické regulátory rychlosti

Elektronické řadiče rychlosti mění směr a rychlost motorů zajištěním přesné kontroly pohybů dronu. Každý motor obvykle zahrnuje vlastní elektronické řízení rychlosti, jinak může vícekanálový ESC ovládat několik motorů současně.

Baterie

Baterie dronů dodává napájení všem komponentám, jako jsou motory, senzory, letový ovladač atd. Takže kapacita baterie rozhoduje o době letu dronu a různé typy baterií poskytují různé aktivní charakteristiky.

Systém dálkového ovládání

Systém dálkového ovládání umožňuje operátorovi odesílat pokyny dronu tím, že ovládá jeho letovou cestu, rychlost a nadmořskou výšku. Dálkové ovládání obvykle zahrnuje vysílač a přijímač, který bezdrátově komunikuje s dronem.

Některé další komponenty

Mezi další komponenty vícečlenného dronu patří přistávací zařízení, trik, kamera nebo senzory, vrtule, GPS anténa atd.

• Landing Gear poskytuje stabilní podporu pro vzletu a přistání dronů.
• Gimbal je mechanický stabilizační systém, který obsahuje kameru nebo různé senzory, které jim umožňují zůstat na úrovni i přes pohyb dronů.
• Kamery nebo senzory se používají k zachycení videí, dat nebo obrázků.
• GPS anténa tohoto dronu se používá pro přesné polohování a navigaci.

Opravené křídlo vs multirotorický dron

Rozdíl mezi multirotorovým drony s pevným křídlem je diskutován níže.

Selhání multirotoru

Selhání multirotorického dronu může být způsobeno různými zdroji, jako je poškození vrtule, problémy s poruchou motoru a řídicí systém.

• Selhání vrtule může často dojít kvůli hrubým přistáním nebo kolizím; Může tedy způsobit poškození čepele, účinek a kontrolu stability.
• Selhání motoru lze zaznamenat pomocí některých metod, jako jsou piezoelektrické senzory, což pomáhá rozpoznat a snížit účinek takových poruch.
• Selhání kontrolního systému může vést k nevyváženému letu, což zdůrazňuje požadavek na silné systémy odolné vůči chybám.

Další faktory

Mezi další faktory multirotorických dronů patří hlavně následující.

• Environmentální podmínky, jako je déšť, povětrnostní podmínky a vysoký vítr, mohou také hlavním důvodem selhání dronů.
• Chyby operátora, jako je nevhodná zacházení a hledání směru, mohou také vést k katastrofě.

Neúspěchy dronů se zabývaly

• Provádění systémů detekce poruch v reálném čase, jako jsou ty, které využívají algoritmy dat a strojového učení IMU, je zásadní pro předčasné varování.
• Vývoj řídicích systémů může nahradit rozpady motorů nebo jiných různých poruch, což umožňuje bezpečné přistání jinak nouzové manévry.
• Využití redundantních komponent, jako jsou letové řadiče nebo více motorů, může zlepšit bezpečnost a spolehlivost.
• K tomu, aby se zabránilo selhání, je nezbytná pravidelná údržba a kontrola komponent dronů.

Výhody a nevýhody

The Výhody multirotorových dronů zahrnout následující.

• Multi-rotorové drony vynikají v těsných prostorech s přesným pohybem a kontrolou, a to i ve svěžích podmínkách.
• Jeho design a asistovaný letové technologie zkracují provoz.
• Ty mohou svisle vzlétnout a přistát odstraněním požadavku specializovaného startovacího vybavení a přistávacích drah.
• Tyto drony se mohou vznášet na místě, létat v několika směrech a provádět složité letecké manévry.
• Tyto drony jsou dostupnější ve srovnání s drony s pevným křídlem.
• Mnoho multirotorových dronů je přenosných a kompaktních.
• Mohou mít specializované senzory a vybavení.
• Jsou použitelné v různých oborech.
• Několik rotorů tohoto robota poskytuje redundanci tím, že umožňuje dronu, aby létal, i když minimálně jeden motor selže.

The nevýhody více rotorových dronů zahrnout následující.

• Multi-rotorové drony mají omezenou rychlost a vytrvalost, což je činí nevhodnými pro monitorování dlouhodobého, rozsáhlého leteckého mapování, kontroly na dlouhé vzdálenosti atd.
• Jsou velmi neefektivní a potřebují hodně energie k boji proti gravitaci a jejich údržbě ve vzduchu.
• Ty jsou omezeny na přibližně 20 až 30 minut s aktuální technologií baterie při přenášení lehkého užitečného zatížení kamery.
• Multirotorické drony mají nižší rychlosti a rozsah a omezený čas letu ve srovnání s jinými typy dronů.
• Jsou citlivé na vítr, což ovlivňuje jejich vhodnosti pro dlouhé nebo rozsáhlé mise.

Aplikace multirotorových dronů

The Aplikace více rotorových dronů zahrnout následující.

• Multi-rotorové drony zachycují vysoce kvalitní obrázky a videa z exkluzivního leteckého hlediska.
• Monitorují a sledují pohyb a oblasti a poskytují vizuální data v reálném čase pro bezpečnostní účely.
• Ty jsou vybaveny různými senzory které zachycují podrobné geospatiální informace pro modely, vytvářejí mapy a provádějí topografické průzkumy v různých oborech.
• Mají přístup k těžko přístupným oblastem tím, že umožňují inspekce elektrických vedení, mostů a infrastruktur, aby se snížily náklady a rizika.
• Mohou být použity pro úkoly, jako je postřik pesticidů a hnojiv, průzkum půdy v zemědělských oborech a monitorování plodin,
• Tyto drony jsou cenné pro hodnocení oblastí katastrof nebo na lokalizaci pohřešovaných osob.
• Vědci jej používají pro různé vědecké účely, jako jsou geologické průzkumy, biologický výzkum a atmosférické studie.

Jedná se tedy o přehled o multi-rotorové drony, jejich práce a jejich aplikace. Příklady multi-rotorových dronů jsou tedy: Tri-Copters používají tři rotory; Quad-Copters používají čtyři rotory, hexa-copters používá šest rotorů a oktopéry používají osm rotorů. Mezi nimi jsou drony kvadrokoptéry velmi oblíbeným typem dronu. Tady je tedy otázka pro vás: Co je to dron?