Квадрокоптер (от англ. quadcopter) – это летательный аппарат с четырьма несущими винтами. Среди всех мультикоптеров наибольшей популярностью пользуется именно этот вид беспилотных летательных аппаратов. Они довольно маленькие и отличаются высокой маневреностью. Квадрокоптеры нашли свою популярность среди любителей натурных съемок, исследователей и предпринимателей.
Благодаря простоте конструирования квадрокоптеры также часто используются в любительском моделировании. В компании KLONA вы можете заказать создание 3D-модели квадрокоптера, что будет гарантировать точность и качество всех элементов. Современные технологии позволяют нам распечатать детали для квадрокоптера на 3D-принтере, после чего вы сможете вручную собрать свою уникальную модель. Кроме того, производство квадрокоптеров – бизнес идея, которой еще мало кто занимается в Украине.
Компания KLONA специализируется на промышленном дизайне таких сложных аппаратов как квадрокоптеры. Свяжитесь с нами для обсуждения разработки дизайна для вашего изделия.
Устройство квадрокоптера
Рассмотрим подробно особенности устройства и промышленного дизайна квадрокоптеров.
Конструкция
Квадрокоптеры отличаются по своим конструкционным решениям в зависимости от расположения несущего винта. На рисунке представлены самые популярные из них. Стрелкой обозначен перед квадрокоптера – именно в этом направлении летит устройство, а не туда, куда смотрит пилот. Два винта вращаются по часовой стрелке и еще два – против.
Принципы полета
При полете ориентация квадрокоптера в пространстве определяется углами крена, рыскания и тангажа, которые соответствуют трем углам Эйлера. Необходимое направление полета достигается именно при изменении этих углов во время управления. Кроме того, есть еще газ квадрокоптера, который рассчитывается как среднее арифметическое скоростей вращения всех винтов. Газ определяет высоту поднятия квадрокоптера и измеряется в процентах – чем больше процент, тем с большей скоростью аппарат направляется вверх.
Полет осуществляется благодаря управлению этими четырьмя параметрами при помощи пульта управления. Моделирование квадрокоптера – сложная инженерная задача, ведь необходимо соблюсти баланс между массой аппарата, мощностью двигателей, центром тяжести и прочими факторами. Вы всегда можете доверить разработку квадрокоптеров промышленным дизайнерам компании KLONA. У нас есть опыт в решении сложных технических задач, и мы ответственно подходим к каждому заказу.
Стабилизация квадрокоптера во время съемки
У квадрокоптера существует еще один газ – висения. При этом квадрокоптер не теряет высоту и может находиться в режиме стабилизации. Аппарат сохраняет свое положение и не поддается влиянию внешних факторов. Этот режим необходим для съемки высококачественных кадров с длительной выдержкой. Стабилизация возможна благодаря встроенному GPS-датчику. Кроме того, отдельно выпускаются стабилизационные подвесы с камерами, которые обеспечивают стабильность кадра в случае резких маневров. Нормальная стабилизация невозможна, если поврежден один из двигателей.
Заказывая 3D-моделирование квадрокоптера в компании KLONA вы можете быть уверены в высокой точности полученной модели.
Оборудование
В зависимости от конфигурации квадрокоптера, он может быть оборудован разными датчиками, которые регулируют положение аппарата в воздухе, а также позволяют осуществлять необходимые операции. Гироскоп и акселерометр являются обязательными устройствами на борту квадрокоптера. Первый отвечает за измерение угловой скорости, а второй – за измерение ускорения. Квадрокоптеру также необходимы регуляторы скорости для управления сигналом от контроллера.
Квадрокоптер может быть оборудован специальными приборами для измерения метеопоказателей (барометр, анемометр, термометр) и даже экологической ситуации (газоанализаторами и пр.). Это позволяет превратить его в маленькую метеостанцию или станцию экологического мониторинга.
Некоторые модели имеют встроенную камеру, качество съемки которой зависит от производителя. Обычно же камеру пользователи выбирают отдельно и самостоятельно устанавливают на квадрокоптер. Современные квадрокоптеры используют литий-полимерные аккумуляторы как источник энергии. Это позволяет им беспрерывно работать до 30 минут.
Габаритные размеры дронов
Средняя масса квадрокоптера колеблется от одного до четырех килограмм. При этом они могут транспортировать груз до нескольких килограмм – профессиональные камеры или небольшие посылки.
Встречаются крошечные модели, которые легко помещаются на ладони. Их длина не превышает 20 сантиметров и производство таких квадрокоптеров существенно дешевле, чем изготовление крупногабаритных аппаратов. Они удобны для домашнего использования и превращаются в безопасную игрушку для детей. Однако такие модели сложнее в управлении, чем стандартные, поэтому не рекомендуется их приобретать для первого пользования.
Моделирование и визуализация прибора от KLONA помогут вам оценить его функциональность еще до запуска производства.
Квадрокоптер Cheerson CX-10 размером всего со спичечный коробок, но при этом он сохранил все функции стандартных квадрокоптеров. Он уверенно держится в воздухе и легко выполняет сложные трюки. Несмотря на совсем крошечный размер, квадрокоптер способен поднять с собой небольшую экшн-камеру.
Квадрокоптеры средних размеров от 20 до 50 сантиметров уже могут поднять профессиональную камеру для качественной аэросъемки. Кроме того, умелый тюнинг квадрокоптера способен значительно повысить его характеристики – снизить вес за счет смены аккумулятора, усиление сигнала, увеличение дальности полета и пр.
Услуга 3D печати квадрокоптеров и их деталей от компании KLONA помогает пользователям усовершенствовать недорогие беспилотные аппараты до уровня профессиональных устройств.
Длина крупногабаритных квадрокоптеров превышает 50 сантиметров, и они отличаются особой прочностью. Они способны удерживать равновесие в любых неблагоприятных условиях, выдерживают падения и лобовые столкновения. Такие квадрокоптеры используются для доставки грузов на дальние расстояния, для съемок отдаленных объектов (например, извержение вулкана). Обычно они имеют мощную батарею, что увеличивает время полета, а также радиус их радиосигнала составляет несколько километров. Совершать полеты с такими квадрокоптерами в помещении не рекомендуется, так как это может быть небезопасно для людей. Поэтому их применяют только на улице.
Квадрокоптер SteadiDrone Q4D-X имеет грузоподъемность около 8 килограмм, а время его полета составляет 60 минут.
Шумность квадрокоптера
Шум от квадрокоптера напрямую зависит от размеров винтов, также от материалов, из которых они изготовлены. Если использовать квадрокоптер на улице, то этот недостаток становится практически незаметным, особенно при совершении виртуальных полетов. Сегодня существуют специальные шумоподавляющие устройства для квадрокоптеров. К тому же, всегда можно использовать беруши или специальные защитные наушники.
Технологичные новинки в устройстве квадрокоптеров
Рожденный летать научился ползать
Вопрос о возможностях приземления и закрепления квадрокоптеров на неровных вертикальных поверхностях все еще не до конца решен. Однако в марте 2016 года студенты Стэнфордского университета представили SCAMP – летающий приземляющийся и карабкающийся робот. SCAMP явлется еще одним роботом, создатели которого вдохновлялись природой, — принцип его работы позаимствован от геккона.
Робот оснащен «хвостом», при помощи которого происходит мягкое соприкосновение со стеной, и маленькими «лапками», похожими на лапки геккона. Они позволяют роботу закрепиться на поверхности. После закрепления робот может перемещаться по стене. Интеграция данной системы робота с современными квадракоптерами позволит вести съемку под любым углом на любой поверхности. К тому же, находясь в закрепленном положении, квадрокоптер будет потреблять меньше энергии.
Функция «возврат домой»
Современные продвинутые модели квадрокоптеров имеют режим Return to Launch, который возвращает устройство на заданное положение.
Водный квадрокоптер
Parrot Hydrofoil Drone состоит из дрона и лодки Airborne. Он может делать снимки на воде и легко управляется при помощи приложения для смартфона.
First Person View
Последние версии профессиональных квадрокоптеров позволяют интегрировать их с видеоочками и транслировать получаемое изображение в реальном времени от первого лица.
Идеи для разработки квадрокоптеров
Мы собрали самые главные идеи для разработки квадрокоптеров от тенденций дизайна до популярных материалов для производства.
Хотите разработать корпус для квадрокоптера? Компания KLONA занимается производством пластиковых корпусов для сложного оборудования. Сделайте заказ по телефону и мы оперативно приступим к разработке вашего корпуса!
Тенденции дизайна современных квадрокоптеров
Современные квадрокоптеры, несмотря на их разные конфигурации и формы, отличаются элегантным, немного футуристическим дизайном, и похожи на космические корабли. Как и среди прочих отраслей промышленного дизайна, здесь доминирует минимализм.
Walkera—QR—X350-PRO
Кроме того, популярным направлением является инсекто- или зооморфизм, когда устройство по своему внешнему виду напоминает жука или рептилию. Иногда это влияет и на технические решения, как в случае с роботом, который сможет ползать по стенам, о котором мы написали выше.
DJI Inspire
Большинство из них имеют обтекаемую форму для уменьшения сопротивления. Несомненно, наиболее популярным цветом является белый. Среди бюджетных моделей также часто можно заметить сочетание кислотных цветов с черным.
Конструкция рамы
Самой популярной рамой при изготовлении квадрокоптеров является такая, где винты расположены по принципу буквы «Х». Это обеспечивает лучшую экспозицию камеры между винтами. Как правило, чем больше диаметр винтов, тем выше эффективность. Именно рама формата «Х» позволяет устанавливать винты максимально допустимого диаметра.
Защитная рама: тюнинг квадрокоптера
Элемент, который придает надежности конструкции, и в то же время является элементом дизайна – защитная рама для винтов. С ней можно не бояться быстрого повреждения винтов при столкновении или падении.
Квадрокоптеры UDI U818A и Parrot AR.Drone 2.0
Изготовление квадрокоптера: используемые материалы
Корпус квадрокоптеров делают из легких материалов, что позволяет аппарату беспрепятственно вздымался в воздух. Квадрокоптеры профессионального уровня делают из стекловолокна и/или углепластика. Эти материалы стали популярными благодаря их долговечности, легкости и простоте промышленного производства.
Углепластик не такой прочный и легкий, как стекловолокно, но более гибкий и детали из него легче производить и соединять. Стекловолокно отличается высокой жесткостью, но и большей хрупкостью, легче разрушается при ударе. Целесообразно смешивать материалы и делать раму из углепластика, а из стекловолокна — центральные и моторные монтажные пластины. Таким образом, углепластик будет защищать внутреннее устройство квадрокоптера от ударов, и начинка не пострадает.
Сборка квадрокоптера: технологии производства
Многие квадрокоптеры делают при помощи литья пластика под давлением. Современные корпуса чаще изготавливают монолитом из пластика (например, Kydex). Они отличаются повышенной прочностью при изготовлении квадрокоптеров маленьких размеров и водонепроницаемостью. Соединяют необходимые детали при помощи алюминиевых труб. Трубы с квадратным сечением являются на данный момент самыми распространенными, но они слишком часто гнутся и ломаются.
В компании KLONA вы можете заказать услугу литья пластика под давлением для производства вашего квадрокоптера в Украине! Мы предоставляем гарантию на все время сотрудничества.
Рассмотрим подробнее современный промышленный дизайн квадрокоптеров на примере одного из самых популярных квадрокоптеров – Phantom.
Phantom — лидер рынка квадрокоптеров
на сегодняшний день Phantom 3 является самой популярной моделью квадрокоптеров и представлен в разных модификациях. 1 марта компания DJI (мировой лидер рынка квадрокоптеров) представила свой флагман Phantom 4. Как и все предыдущие модели, винты квадрокоптера расположены буквой «Х». Несмотря на то, что внешне устройство не очень изменилось, на самом деле модель гораздо больше усовершенствована. Более обтекаемая форма и смещение центра тяжести ближе к пропеллерам позволили добиться высшей маневренности аппарата и лучшей аэродинамики. Магниевый сплав для корпуса увеличил его прочность и жесткость.
Ультразвуковые сенсоры позволяют обнаруживать препятствия и облетать их, сохраняя при этом исходную траекторию. С помощью режима TapFly можно задавать конечный пункт назначения, к которому квадрокоптер будет лететь сам, огибая препятствия. Благодаря режиму камеры ActiveTrack дрону можно задать объект, вокруг которого он будет летать и снимать его. При этом он не использует GPS – ему помогают две камеры для навигации.
Новая камера снимает видео с расширением 4К с углом обзора 90о. Дальность полета может составлять уже 5 км, а длительность – 28 минут.
Области применения квадрокоптеров
Исследования
Квадрокоптеры – это полезный исследовательский инструмент, который применяют для проверки и оценки новых идей в наукоемких сферах (навигация, теория управления полетом, робототехника и пр.). Исследователи университетов показывают все более сложные воздушные маневры, на которые способны квадрокоптеры – от самостоятельного выполнения летных фигур до полета в группах.
Квадрокоптеры нашли свое признание среди специалистов информатики, электротехники и машиностроения в силу их относительной дешевизны и простоты механической конструкции. Это делает их универсальными тестовыми платформами. Кроме того, квадрокоптеры незаменимы для исследования животных в местах их естественного обитания. Например, дрон кинематографиста-любителя Бруно Катаока снял редкие кадры охоты черных касаток на маленькую акулу.
Коммерческая деятельность
Самое популярное применение квадрокоптеры получили благодаря возможности аэросъемки. При этом возможна съемка удаленных и труднодоступных уголков. Это позволяет получить редкие или даже уникальные кадры с безопасного расстояния.
Снимок, полученный при помощи камеры, размещенной на квадрокоптере
Кроме того, квадрокоптеры используются для доставки небольших грузов на ближние расстояния. В 2013 году при помощи дрона впервые доставили пакет с медикаментами через Рейн. Вполне возможно, что доставка посылочными дронами (англ. parcelcopter) полностью заменит курьерскую доставку в пределах городов.
Многосерийное производство квадрокоптеров — отличная бизнес-идея, которой практически никто не занимается в Украине. Станьте лидером!
Сегодня в Нью-Йорке уже разработан концепт станции для квадрокоптеров, где они смогут подзарядиться.
Станция для квадрокоптеров «Улей»
К сожалению, коммерческое использование дронов уже приобрело негативную окраску. Многие папарацци используют квадрокоптеры для получения съемок знаменитостей, что вынуждает последних еще больше ограждаться от общественности. Кроме того, даже любительская съемка закрытых правительственных территорий представляет угрозу национальной безопасности для любой страны. В связи с этим в обществе существует двоякое отношение к квадрокоптерам. В США правомерность использования этих аппаратов является предметом горячих дискуссий еще с 2006 года.
Применение военными и органами правопорядка
Квадрокоптеры применяются для разведки и наблюдения, поиска пропавших людей на труднодоступных территориях. Канадская компания Aeryon Labs отметила, что квадрокоптеры очень полезны при наблюдении движения наркоторговцев в глубине джунглей. Кроме того, квадрокоптеры могут переносить оружие, боеприпасы или сами становится орудием дистанционного поражения.
Власти многих стран считают квадрокоптеры реальной угрозой и разрабатывают программы для блокировки их полетов. В Британии разработано специальное устройство Skywall 100 для безопасной поимки дронов на запрещенных территориях. Для захвата выпускается сетка и маленький парашют, что гарантирует сохранность устройства.
«Базука» Skywall 100 для поимки дронов
16 мая 2016 года полиция г. Киева начала испытания квадрокоптеров на трассе Киев-Одесса. По их словам, это поможет быстрее реагировать на возникающие ДТП в местах скопления транспорта.
Новые возможности: квадрокоптер — бизнес идея
В конце 2015 года компания Ehang представила новую модель Ghost Drone 2.0. Как и в предыдущей версии, управление осуществляется при помощи телефона. Новая модель оснащена 3-х осевой видеокамерой и снимает видео в формате 4К. При подключении очков для виртуальной реальности можно наблюдать видео в реальном времени. Благодаря датчикам на очках, камера наклоняется при наклоне головы. Это позволяет полностью окунуться в мир виртуальных полетов.
Стоимость квадрокоптеров
Цены на квадрокоптеры колеблются от $15 за маленькие модели размером с бабочку до десятков тысяч долларов за профессиональные крупногабаритные модели. Цена за последнюю модель Phantom 4 составляет $1803. Более ранняя модель Phantom 3 Professional доступна по цене $1352.
Как сделать квадрокоптер своими руками
Не смотря на то, что бизнес на квадрокоптера построили уже многие большие компании, их делать можно и самому.
Для создания квадрокоптера своей мечты вам понадобится 3D-модель корпуса будущего аппарата. Моделирование и производство вы всегда можете заказать в компании KLONA.
После распечатки всех деталей можно смело приступать к сборке квадрокоптера! Вы можете доверить сборку нам или сами поучаствовать в этом увлекательном процессе.
Контактная информация:
+38 (044) 338 88 02
hi@klona.ua
