Как работает квадрокоптер. Что такое квадрокоптер с камерой и для чего он предназначен

Приобрели широкую популярность на рынке. Но остается еще немало людей, которые не знают, что это такое квадрокоптер? Он представляет собой летательный аппарат, движение которого обеспечивается за счет вращения специальных пропеллеров.

Как работает квадрокоптер

Летательный аппарат или как его еще называют , имеет достаточно простую конструкцию. Принцип работы квадрокоптера заключается в регулировании скорости при помощи двигателей, оснащенных пропеллерами. У коптера есть четыре пропеллера, причем два из них двигаются по часовой стрелке, а два других – против нее. Таким образом, благодаря замедлению одних двигателей и ускорению других он получает возможность использовать осевое вращение для поворота в правую либо левую сторону.

Чтобы двигаться в горизонтальном направлении квадрокоптер увеличивает тягу с одной стороны и соответственно уменьшает ее со второй. Скорость движения в определенном направлении зависит от угла наклона. Если полет происходит при сильном ветре, то квадрокоптер автоматически наклоняется по направлению движения. Это дает возможность компенсировать воздушные порывы.

Принцип работы квадрокоптера строится на использовании электронных гироскопов, которые определяют уровень. Кроме того, он оснащен акселерометрами, измеряющими уровень смещения по осям. А изменение высоты и скорости полета достигается за счет замедления или соответственно ускорения работы двигателей.

Из каких элементов состоит дрон

Также интересует вопрос что это такое квадрокоптер, и особенности его конструкции. Итак, из чего состоит квадрокоптер:

рама, составляющими элементами которой считаются пластиковая крестовина и четыре алюминиевых луча. Она является достаточно важной слагающей, поскольку именно от рамы зависит внешний вид коптера и расстановка узлов;
плата-контроллер считается самым важным элементом дрона. Ведь именно она определяет функциональные возможности устройства. Плата должна быть расположена на одном уровне с винтами. Кроме того, она должна чувствовать виброизоляцию от рамы. Чем лучше расположена плата, тем стабильнее будет полет квадрокоптера;
мотор. Подойдут любые бесколлекторные модели с мощностью от 800 до 1200 kV;
электронный регулятор хода, сокращенно ESC. Этот элемент должен соответствовать некоторым требования. Прежде всего, изменение газа должно сопровождаться минимальным временем отклика. Кроме того, некоторые модели оснащены защитой от помех. Нередко они воспринимают резкие скачки сигнала в качестве помехи и автоматически прекращают работу. Поэтому рекомендуется приобретать уже проверенные на практике ESC;
пропеллеры. Для дрона требуется по два парных пропеллера. В отличие от авиационных они достаточно узкие и имеют небольшой шаг винта;
соединительные провода. У квадрокоптера большое количество разнообразной коммутации. Чтобы разместить ее красиво и одновременно функционально понадобится специальная плата, на которой уже есть разведенные дорожки питания;
приемник;
навигационные огни, помогающие определить местоположение дрона в темное время суток;
датчики. Их минимальный набор состоит из трех гироскопов, которые дают возможность уравновесить аппарат в процессе движения. Если у модели предусмотрен акселератор, то дрон самостоятельно может принять горизонтальное положение в процессе полета. Существуют также и другие датчики, определяющие высоту, скорость полета, интенсивность ветра, расстояние до предметов и т. д.;
полезные мелочи. К ним можно причислить девайс, который облегчает поиск упавшего квадрокоптера;
корпус, обеспечивающий защиту платы от внешнего воздействия;
крепеж для видеокамеры.

Следует заметить, что все элементы, из чего состоит квадрокоптер, необходимо грамотно расположить, чтобы обеспечить максимальную устойчивость устройства.

Какие бывают виды квадрокоптеров

Классификация квадрокоптеров осуществляется сразу по нескольким параметрам. Прежде всего, в зависимости от наличия видеокамеры различают и без нее. Также их можно поделить на профессиональные и любительские. Для изготовления первых используются высококачественные материалы, к примеру, углеродное волокно. Они укомплектованы современными компасами, контроллерами, различными сенсорами и другими девайсами.

Многие дроны обладают специальными подвесками для стабилизации аппарата во время полета. Что касается видеокамер, то применяется достаточно широкий диапазон разнообразных вариантов – от достаточно простых моделей до профессиональных камер стоимостью несколько тысяч долларов.

В большинстве случаев профессиональные дроны применяются для ведения видеосъемки с высоты птичьего полета. Их стоимость начинается от нескольких тысяч долларов.

Классификация квадрокоптеров также предполагает выделение из их массы любительских моделей. Они предназначены для любителей радиоуправляемых летательных аппаратов. Достаточно часто в их комплектацию не включена камера, и все функциональное предназначение устройства сводится к простому пилотированию дрона. Если камера все же присутствует на такой модели, то качество записи оставляет желать лучшего. Стоимость таких коптеров начинается от нескольких десятков и заканчивается несколькими сотнями долларов.

В зависимости от предназначения различают следующие виды дронов:

квадрокоптер, ориентированный на ведение профессиональной съемки;
гоночный коптер;
уличный дрон, оснащенный передающей камерой;
домашний квадрокоптер. Он вполне может уместиться на ладони взрослого человека и используется исключительно в закрытых помещениях.

Quadrotor, quadrocopter , четырёхроторный вертолет ) - это летательный аппарат с четырьмя роторами , вращающимися диагонально в противоположных направлениях. Обобщенное название аппаратов подобного типа, с произвольным количеством роторов - мультикоптер .

Многовинтовые вертолёты разрабатывались ещё в первые годы вертолётостроения. Недостатком этих аппаратов была сложная трансмиссия, передававшая вращение одного мотора на несколько винтов. Изобретение хвостового винта и автомата перекоса положило конец этим попыткам. Новые разработки начались в 1950-е годы, но дальше прототипов дело не продвинулось.

Новое рождение мультикоптеры получили в XXI веке, уже как беспилотные аппараты . Благодаря простоте конструкции квадрокоптеры часто используются в любительском моделировании. Мультикоптеры удобны для недорогой аэрофото- и киносъёмки - громоздкая камера вынесена из зоны действия винтов.

Принцип действия

Мультикоптеры имеют как чётное (2, 4, 6, 8, 10 или даже 12) , так и нечётное (3, 5) число винтов постоянного шага (автомата перекоса , в отличие от одно- и двухвинтовых аппаратов, нет). Каждый винт приводится в движение собственным двигателем. Как правило, половина винтов вращается по часовой стрелке, половина - против, поэтому хвостовой винт мультикоптеру не нужен. В некотором роде исключение составляет трикоптер: один из моторов там располагается на нанизанной на ось подвижной платформе, угол поворота которой изменяется серво-приводом - так и осуществляется полет в стороны . И тем не менее, для всех аппаратов характерно маневрирование, путем изменения скорости вращения винтов. Например:

Ускорить все винты - подъём.
Ускорить винты с одной стороны и замедлить с другой - движение в строну.
Ускорить винты, вращающиеся по часовой стрелке, и замедлить вращающиеся против - поворот.

См. также

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Из новинок современной техники, сильно выделяется летательный аппарат, со странным названием - квадрокоптер . За относительно небольшие деньги, появилась возможность получить нечто вроде военного беспилотника, который нашёл применение в различных сферах.

Небольшой прибор способен менять человеческую жизнь, позволяя делать то, что до некоторого времени не представлялось возможным. В зависимости от мощности, квадрокоптер способен переносить по воздуху небольшие грузы, вести видео съёмку и оказаться там, куда не может добраться человек.

В воздухе, квадрокоптер ведёт себя надёжно и независимо от поставленной задачи, полёт этого аппарата обычно стабилен. Этой стабильности удалось добиться за счёт уникальности инженерных разработок. Не исключено, что через какое-то время, по такому принципу будут летать все воздушные аппараты.

Принцип работы квадрокоптера осуществляется за счёт использования винтов с противоположным вращением, что даёт тягу и обеспечивает стабильность работы. Средняя дальность полёта чуть больше 1 км. Покупая квадрокоптер, не нужно обращаться к специалисту, чтобы правильно его собрать – это может сделать любой человек, так как конструкция летательного аппарата не отличается сложностью.
Несмотря на свою простоту, малые габариты и ограниченное расстояние полёта, эти дроны сильно облегчают выполнение некоторых задач.

Применение

В первую очередь квадрокоптеры используют для осуществления видео съёмки. Примером может послужить дрон от DJI - это квадрокоптер с камерой , а именно PHANTOM 3 или же 4 версии. Данные дроны имеют хорошую камеру с стабилизацией. С их помощью легко сделать панорамную съёмку с большой высоты, получить великолепные планы и увидеть места, в которых человек чисто физически оказаться не может.

Видеокамеру со стабилизатором закрепляют по центру аппарата и дрон поднимается в воздух. Их используют как в военных, так и во вполне мирных целях.

В США с помощью квадрокоптеров контролируют фермерские хозяйства. Фермеры следят за качеством орошения земли и выявляют вредителей. Также дронов используют в качестве курьеров, которые не стоят в пробках и доставляют товар вовремя. При чрезвычайных ситуациях эти летательные аппараты отправляются в зону происшествия и доставляют спасателям информацию, с помощью которой можно точно оценить ситуацию и выработать план спасения.

К сожалению, квадрокоптеры используют и криминальные структуры. С помощью дронов можно оценить количество охраны, расположение сотрудников безопасности, а также перевозить наркотики. Власти многих стран обеспокоены этой тенденцией, но повлиять на ситуацию сложно, так как дроны находятся в свободной продаже. Стоимость аппарата начинается от 100 долларов и выше.

Разновидности

По техническим характеристикам, квадрокоптеры отличаются балансом веса, маневренностью и предназначением. Существуют готовые аппараты, которые нужно лишь достать из коробки и сразу можно запускать в небо.

Он настроен, с налаженным центром тяжести и зафиксированной батареей. Обычно такая модель уже оборудована камерой и способна осуществлять навигацию. Такой дрон совершает полёт согласно заданному маршруту и возвращается в указанное место. Единственным минусом такой модели, является высокая цена.

Дешевле окажется квадрокоптер для сборки. Это аппарат, который нужно собрать самостоятельно. Также придётся приобрести радиоаппаратуру для управления дроном, установить приёмник, пропеллеры и камеру. Необходимо всё надёжно собрать и закрепить.

Квадрокоптеры подразделяют на тяжёлые, средние, маленькие и мини. При покупке летательного аппарата обращают внимание на грузоподъёмность и скорость. Для этого нужно точно знать, в каких целях он будет использоваться. Вы можете купить квадрокоптер с видеокамерой для съемки видео, но обязательно посмотрите радиус его действия, ведь не дроны 2016 года летают на километр и больше.

Когда на рынок выходит новый успешный товар, к нему возрастает интерес, когда на рынок вышли коптеры – появилось много вопросов, например, зачем они нужны. Квадрокоптер – это летательный аппарат с 4-мя винтами, за счет которых он пилотирует в воздухе, а не передвигается по земле, это его основная особенность. Для такого летательного аппарата нашлось много разных сфер применения. Далее мы постараемся подробно рассказать о том, для чего нужен квадрокоптер и где он может применяться.

Игрушка

Радиоуправляемые игрушки всегда нравились и детям и взрослым, хотя в жизни мужчины самые трудные – это первые 40 лет детства. Летающие радиоуправляемые модели вызывают и вовсе восхищение. Малые квадрокоптеры могут использоваться в помещении. Они легкие и проворные, при этом не повредят вашу мебель и другие атрибуты интерьера.

Модели побольше можно использовать на открытом воздухе, чтобы летать в поле вашего зрения и за его пределами, если беспилотник оборудован FPV-системой. Естественно, что есть и дорогие многофункциональные модели, применение которым весьма широкое. Их скорость, дальность и длительность полета больше, а это значит, что и возможностей для соревнований с друзьями больше!

Помощник с камерой

Квадрокоптеры продаются как с камерой, так и без неё. Для съёмки видео с высоты ранее использовали специальные видео-краны или вертолеты, а это очень дорого. Стоит отметить, что сейчас для этого нужны квадрокоптеры с камерой или так называемой FPV-системой, позволяющей следить за процессом съемки в режиме реального времени. Более того отдельные модели позволяют изменять ракурс съемки, вращая камеру.

Получается что квадрокоптер с камерой значительно удешевляет процесс съёмки. Такой аппарат нужен для журналистов, блогеров, видеооператоров. Хороший спрос сейчас имеет съёмка отдельных свадебных эпизодов. Такие дроны могут автоматически следить за объектом съёмки, это значит, что вы можете настроить его и вести свой блог, или снимать сюжет с другого ракурса, если вы не ведущий, а оператор.

Таким образом, купив нужную модель квадрокоптера для видеосъёмки, вы расширите спектр предоставляемых услуг, если вы фото- или видеооператор или приукрасите свой видеоблог.

Видеонаблюдение

Квадрокоптер нужен и для обеспечения безопасности объекта. Некоторые охранные предприятия используют их для наблюдения и патрулирования периметра территории. Это безопасный и эффективный способ, особенно если вместо камеры его оборудовать прибором ночного видения или тепловизором.

Но, как говорится, «лень двигатель прогресса» и находчивые люди придумали с помощью квадрокоптера выгуливать домашних животных. Вы можете наблюдать за своим питомцем не выходя из дому.

Фермеры также нашли применение квадрокоптерам, они помогают не только следить за животными, но и сгонять животных в стадо. В сельском хозяйстве используют беспилотники для контролирования процесса созревания культур, внесения удобрения, а также для борьбы с вредителями.

В охоте и в армии

Охотники используют квадрокоптеры для разведки леса и слежения за местами обитания диких животных. Это безопасный способ слежения за зверями, к тому же так можно сократить время их выслеживания, заблаговременно облетев «злачные места». Кроме слежения беспилотники нужны и для съемки видеоблогов с охоты или в тактических целях, например вызвать реакцию животных и вывести их на открытую местность. О том, мы рассказывали в отдельной статье.

Беспилотные летательные аппараты разных конструкций давно нашли свое назначение в военных целях. Это и разведка, и атака противника, и доставка боеприпасов.

Спасатель

Квадрокоптеры хорошо выручают спасателей в стихийных бедствиях. Помогают пожарным тушить пожары в труднодоступных местах там, где человек в меру своих габаритов не сможет пройти или пролезть. Медикам в их практике нужен квадрокоптер для оказания экстренной помощи. Они дополнительно оснащают аппараты микрофонами и динамиками, чтобы давать указания пострадавшим по оказанию медицинской помощи, пока карета скорой помощи в пути или нет возможности добраться к пострадавшим из-за завалов. Возможно в скором времени квадрокоптеры смогут транспортировать людей. В этом направлении уже есть предпосылки к удачным разработкам.

На фото дрон, оснащенный дефибриллятором:

Научные исследования

Беспилотник нужен и для проведения научных исследований, сбора данных в местах со сложным доступом. Например, его назначением может быть видеосъёмка. Исследователь может подлететь в ту область, куда не доберется своим ходом.

Такое применение дроны нашли в археологии, картографии, биологии. Если модель оборудована «рукой» для захвата предметов, ученные могут брать анализы и пробы растений, грунта или воды.

Доставка товаров и грузов

Магазин Амазон ведет работы по внедрению воздушной службы доставки на беспилотных летательных аппаратах. Такие услуги нужны для быстрого получения товаров заказчиками в любое время суток. Дроны могут поднимать небольшие грузы, типа книг или фастфуда. Для больших грузов большая часть рынка квадрокоптеров не предназначена, но есть и «грузовые» модели. Однако в каждой стране особое отношение к летательным аппаратам, а также их разрешенной массой. Поэтому развитие этой отрасли несколько затруднено, в частности и в России.

Назначение квадрокоптера – летать, а что конкретно он будет делать в воздухе, зависит от желаний пилота и конструкции летательного аппарата. Некоторые пользователи используют дрон для соревнований, в том числе и контактных его видов. Или для развлечения, чтобы доставить в соседний двор банку пива, например. И прежде всего – это отличный подарок ребенку! Теперь вы знаете, для чего предназначен коптер и где он используется на сегодняшний день.

Итак, сегодня я подробно и обстоятельно расскажу о своем квадрокоптере. Надеюсь, это будет полезно тем, кто собираться приобреcти такой же или просто узнать о съемке с воздуха побольше.

Я уже давно думал о покупке коптера, но мне почему-то казалось, что это огромная, сложная, дорогая и ненадежная штуковина. Все изменилось в : dimabalakirev из нашей компании взял с собой квадрокоптер и у меня появилась возможность посмотреть на него "вживую". Оказалось, это небольшая игрушка с предельно простым управлением. Ничего сложного в коптере нет: освоить все тонкости управления и съемки можно минут за 20 в безветренный вечер. Поигравшись я решил: как только приеду в Москву, закажу себе такой же.

Сказано - сделано. Я нашел интернет-магазин и заказал DJI Phantom 2 Vision. Сейчас уже вышел Phantom 2 Vision+ и это более подходящий вариант, если вы планируете снимать видео (камера стоит на гиростабилизаторах, которые убирают тряску при порывах ветра). Впрочем, своей моделью я полностью доволен, поскольку мой главный запрос на фотографию, а не видео.

Теперь я отвечу на несколько вопросов, которые мне часто задавали в комментариях:

Почему я выбрал эту модель?

Главным образом, потому что это полностью готовое решение из коробки - вытащил, зарядил батарею и полетел. Есть коптеры, способные поднимать другие камеры (например беззеркалку или даже зеркальный фотоаппарат), но особого смысла в них я не вижу. Для основных задач штатной камеры хватает за глаза, а более сложные решения выливаются в большие размеры, большую стоимость и т.д. Сейчас я могу просто взять коптер с заднего сиденья, без напрягов дойти до места взлета, запустить и сделать свое дело. С большой игрушкой такой свободы и легкости уже не будет. Так что я не собираюсь менять свой коптер на какой-либо другой.

Как долго летает коптер?

Phantom 2 Vision летает минут 20-25 - для квадрокоптера это очень хороший результат. Дополнительно у меня есть еще одна батарея и зарядка от прикуривателя. В экспедиции одна батарея установлена в коптере, другая заряжается в дороге. При том что я очень активно снимал несколько раз в день, у меня ни разу не было ситуации, чтобы обе батареи разрядились.

Как управляется коптер?

Управление очень легкое. Мой сын восьми лет научился за две минуты. На пульте есть два рычага: вверх-вниз, поворот вокруг своей оси и полет вперед-назад, влево-вправо. В квадрокоптер встроен GPS-датчик и машинка самостоятельно удерживает точку на которую ты его ставишь. Можно сказать, это такой огромный штатив. Если вдруг связь с коптером прервется (улетел далеко или сели батарейки в пульте), он начнет самостоятельно возвращаться на место запуска. Причем делает он это на большой высоте, а затем опускается вниз, чтобы не налететь на деревья. Так что можете не переживать, что коптер улетит далеко и не вернется.

Куда смотреть?

На пульте есть специальная прищепка, куда цепляется айфон или андроид, куда предварительно надо скачать бесплатную программу управления. Эта программа соединяется по wifi с коптером и получает на него изображение во время полета. Через нее так же можно поднимать и опускать камеру на самом квадрокоптере во время полета. Съемка только вручную: выбрал кадр, прицелился, выставился и потом нажал кнопку на айфоне и сделал фотографию. Сразу же посмотрел ее, если хочешь, чтобы убедиться, что горизонт не завалил. Видеосъемка тоже вручную с айфона включается и выключается.

Что случится, если батарейка сядет? Он упадет?

Нет, он не упадет. Коптер не дурак. Коптер умный. Когда у него остается 30% заряда батарейки, ваш айфон начинает вначале моргать красной рамочкой, а потом орать жуткой сиреной. Таким образом программа управления сигнализирует вам, что батарейка скоро сядет и пора возвращаться. Если вы не обращаете на это внимание, коптер перестает слушаться пульта и возвращается на точку взлета, так что он не упадет и не улетит от вас.

Какое качество фотографий?

Несколько слов о фото: разрешение матрицы - 14 мегапикселей. Размер кадра 4384х3288 пикселей. Коптер снимает в jpg или raw формате. Я снимаю в raw. После обработки (в Лайтруме предусмотрен профиль для этой модели камеры) можно убрать искажения, поправить цветокоррекцию и кадрирование.

Как квадрокоптер держит ветер?

Если сказать коротко - хорошо. Например, в Керчи бы ураганный ветер до 17 метров в секунду: пусть и не без труда, но отснял все что задумал. Чтобы вы понимали, 17 метров в секунду - это когда уже самому сложно стоять на месте. Коптер при этом управляется гораздо хуже - большинство его телодвижений уходит на сопротивление ветру. При сильных порывах его может сносить. В общем, лучше не рисковать.

Как далеко может улететь коптер?

Дальность полета зависит от забитости эфира. В городе не так далеко, в глуши и на природе дальше. Самое дальнее расстояние на моей памяти - около 350 метров, но обычно после 250 метров видеосвязь теряется, хотя коптер при этом пультом управляется. Если есть визуальный контакт, то можно опуститься пониже или подлететь поближе, чтобы восстановилась видеосвязь.

Громко ли шумят винты?

Не сильно. Как только коптер удаляется метров на 50, перестаешь его слышать. Ночью слышно лучше (и видно тоже лучше, так как он светится).

Где купил и сколько стоит?

Я свой покупал в каком-то интернет-магазине за 54 тысячи. Уже не помню название. Помню, что обзвонил их штук двадцать, прежде чем нашел в наличии. Еще знаю, что мой друг Макс Анынов недавно завез партию коптеров к себе в интернет магазин и продает их по 51 890. Можете у него купить, если хотите, но у него их сейчас всего несолкько штук в наличии и только простые. Vision + обещал привезти через пару дней.

Задавайте ваши вопросы в комментариях, отвечу подробнее . А под катом несколько фотографий коптера в воздухе и примеры съемок...