Микрокоптер - Mikrokopter - Мультикоптер

28 ноября 2014 - Роман Мирошин

Что такое микрокоптер?

В 2006 г. немецкие энтузиасты  Holger Buss и Ingo Busker создали   микрокоптер (mikrokopter), вокруг которого собралось большое сообщество увлеченных людей — моделистов, конструкторов, программистов. Уже в середине 2007 г., благодаря усилиям создателей и всего микрокоптерного сообщества MK уже устойчиво парил и проворно перемещался в воздухе.

 

Микрокоптер представляет собой радиоуправляемую летающую платформу с 4, 6, 8, 12  бесколлекторными двигателями с пропеллерами. В полете платформа занимает горизонтальное положение относительно поверхности земли, может зависать над определенным местом, перемещаться влево, вправо, вперед, назад, вверх и вниз. В настоящее время, благодаря разработанному дополнительному оборудованию микрокоптер имеет возможность осуществлять фактически полуавтономные полеты.

 

Конструкция и принцип действия  микрокоптера

Каким образом летает микрокоптер?

Полет микрокоптера может быть рассмотрен на примере квадрокоптера (варианта аппарата с 4-мя моторами), аппараты с другим количеством моторов управляются таким же образом). У квадрокоптера пары пропеллеров вращаются в противоположном направлении. Передний и задний пропеллеры вращаются по часовой стрелке, в то время как левый и правый пропеллеры вращаются против часовой стрелки. Чтобы парить, все пропеллеры вращаются на одной скорости. Так как равное число пропеллеров вращаются одновременно  в противоположные стороны, то силы между ними уравниваются и это позволяет квадрокоптеру устойчиво парить в воздухе, не вращаясь вокруг своей оси.

 

Чтобы лететь в каком-либо направлении, квадрокоптер должен выйти из баланса, для чего увеличивается  скорость вращения пропеллеров, противоположных необходимому  направлению движения. Это заставляет квадрокоптер наклониться и начать движение в этом направлении. Например:  чтобы полететь вперед, задний пропеллер должен крутиться быстрее. Это называют "pitch" или "nick". В микрокоптерном сообществе  слово "nick" используется как название для движения аппарата вперед или назад. Движения влево или вправо называют "rolls". Поворот на месте назван "yaw", на немецком языке — "gieren". Чтобы осуществить "yaw", нужно нарушить баланс скорости между передним/задним и левым/правым пропеллерами: чтобы повернуть аппарат вокруг своей оси по часовой стрелке, передний/задний пропеллеры  должны вращаться быстрее, а  левый/правый пропеллеры немного замедляться. Таким образом осуществляется  поворот квадрокоптера по часовой стрелке с сохранением высоты, на которой находится аппарат.

 

Для обеспечения устойчивого полета необходим  контроллер, главная задача которого  состоит в том, чтобы управлять стабилизацией летающей платформы в воздухе в горизонтальном положении путем подачи управляющих сигналов двигателям.  Он использует данные от нескольких датчиков и вычисляет скорость для каждого отдельного пропеллера. Контроллер также компенсирует внешние воздействия, такие как ветер, например. 

 

Основные элементы конструкции микрокоптера:

 

 1. Основная плата (FlightCtrl):

 

2. Контроллеры бесколлекторных двигателей (BL-Ctrl):

 3. Бесколлекторные двигатели (BLmotors):

4. Рама:

5. LiPo аккумуляторная батарея

 6.  Пропеллеры

7. Радиоприемник

8. Передатчик

 9. Соединительные провода, разъемы

Вышеуказанные элементы являются обязательными и при их наличии, сборке и настройке Вы будете иметь летающий аппарат, который сможет выполнять значительную часть от всех заложенных в микрокоптер возможностей.

 

Дополнительно микрокоптер может комплектоваться следующими элементами:

 

Плата навигации  (NaviCtrl)

 

Плата GPS

Плата компаса 

Плата OSD

Подвес камеры

Способы использования мультикоптера

Несомненно, для многих пользователей мультикоптеров главной целью является получение удовольствия во время полетов, однако существуют и «серьезные» (полезные) способы использования мультикоптеров, описанные ниже:

 

Видео и фотографирование с воздуха.

Мультикоптер может быть использован как дешевое и безопасное средство для получения фото и видео изображений с воздуха для многих целей, таких как:

  • снимки археологических участков;
  • видео и фотографии для топографической съемки как Google Earth или Maps;
  • снимки с воздуха актуальных новостей и событий для размещения в различных сервисах, таких как YouTube;
  • инспекция крыш и труб;
  • снимки для создания 3D поверхностей (позиционирование камеры осуществляется при помощи возможностей основной платы);
  • контроль популяций диких животных;
  • контроль условий сельскохозяйственных угодий (полей).

Основная плата мультикоптеров обеспечивает управление подвесом камеры для получения стабильных снимков. Мультикоптер сам по себе достаточно стабилен, тихий и относительно недорогой аппарат, с небольшим энергопотреблением, не загрязняет окружающую среду, в сравнении с вертолетами, которые используются сегодня для получения видео и фото с воздуха. По опыту, мультикоптеры представляют меньшую опасность для людей, летая среди них,  по сравнению с моделями вертолетов –  пропеллеры мягче, скорость их полета меньше, чем у вертолетов.

 

Полетно-измерительная платформа

Без пилота на борту, мультикоптер  может летать в места и на территории небезопасные для человека:

  • загрязненные радиоактивным излучением;
  • химически загрязненные;
  • с загрязнением воздуха.

Помощь в обеспечении безопасности.

В случаях естественных или технологических катаклизмов, на территорию которых доступ людей ограничен в связи с пожаром, наводнением или землетрясением,  мультикоптеры, как любые беспилотные аппараты, способные нести видеокамеру, могут быть использованы в качестве воздушной разведки для помощи в обследовании и нахождении потерпевших, а также для координации спасательных действий.

 

Небольшой полезный груз, который могут нести мультикоптеры (около 500-700 гр.) — еда, медицинские препараты и др. могут быть с помощью мультикоптеров переправлены людям, доступ спасателей к которым ограничен, а использование вертолетов невозможно и опасно.

 

Мультикоптеры могут обеспечивать мобильный беспроводной доступ к удаленным местам. Для этого необходимо использовать два мультикоптера, для обеспечения непрерывного обслуживания  (с поочередной сменой и зарядкой батарей).

 

Имеется много других случаев, при которых снимки с воздуха, таких объектов как лесные и другие большие пожары, происшествия могут быть полезны для поддержки служб спасения и документирования нанесенного ущерба.

 

Строительство мостов.

Мультикоптеры могут быть использованы для протяжки первых тонких веревок через реки и каньоны,  которые потом будут использованы для натяжения крепких мостовых тросов.

 

Установка объектов.

Возможные способы использования:

  • установка отражателей радаров на лед для более легкого обнаружения льдин кораблями;
  • исследование кратеров вулканов и размещение сенсоров предупреждения об извержениях.

Информирование:

В случае недоступности  обычных каналов информирования населения, мультикоптеры могут применяться в качестве альтернативного способа информирования. Для примера: «Не пейте воду из этой реки – заболеете!». Для этого необходимо загрузить мультикоптеры листовками, которые они поднимут и донесут до необходимого места, после чего сбросят и ветер сделает остальное.

 

Проблемы, требующие разрешения:

  • Увеличение полетного времени — при проведении спасательных операций требуется увеличение полетного времени, хотя бы до 45 минут; 
  • Увеличение всепогодности и дальности использования мультикоптеров;
  • Автоматизация некоторых операций по применению мультикоптеров;
  • Повышение безопасности — безопасное приземление при потере связи, защита пропеллеров и т.д.).

 

Рейтинг: +3 Голосов: 3 2481 просмотр
Комментарии (2)
Сергей Нохрин # 28 ноября 2014 в 08:45 0
Интересная статья, хотя открытий в ней никаких нет. Для меня, по крайней мере. Не знаю откуда взялось определение МИКРОкоптер. МИКРО обозначает лишь относительный размер - очень маленький коптер laugh Хотя коптеры могут быть очень даже разных размеров. МУЛЬТИкоптер - суть другая. МУЛЬТИ означает множественность и гибкость системы, то есть применительно к коптерам - варианты исполнения с разным количеством моторов.

Вот, как то так. hoho
Роман Мирошин # 28 ноября 2014 в 13:15 0
мультикоптер, а микрокоптер это немцы так называют (ведь это от них пошло)