Як влаштований дрон? За яким принципом працює? Для всіх, хто хоч трохи цікавиться робототехнікою, - це актуальні питання. У свою чергу, пропонуємо на них максимально докладні відповіді. Отже, почнемо з самого початку.
Так називають літальні апарати, керовані або людиною дистанційно за допомогою пульта, або за допомогою бортового комп'ютера (останні зазвичай призначені для виконання військових або інших спеціальних завдань). Термін «дрон» спочатку виник, скоріше, як жартівливе прізвисько і не був повноцінним науковим поняттям. Дронамі (в перекладі з англійської «трутень») ще в минулому столітті називали авіаційну техніку через специфічний шуму двигунів, що нагадував гул бджолиного вулика. Зараз цей термін використовується в основному в публіцистиці; в професійних колах більш популярні поняття «безпілотний літальний апарат» або просто «безпілотник».
З яких елементів складається дрон?
Звичайно, кожен безпілотник по-своєму унікальний, але все ж є кілька основних елементів, які присутні в конструкції будь-якого такого пристрою. Серед них:
- рама;
- польотний контролер;
- двигуни;
- пропелери;
- регулятори обертів;
- акумулятори.
Рама - це основа будь-якого безпілотника. До неї кріпляться всі інші елементи. Від того, наскільки вона міцна і надійна, залежить загальний термін експлуатації дрона. Виготовляють раму з полімерів або сплавів легких металів. Також можуть використовувати карбон або інші матеріали, що відрізняються легкістю і міцністю одночасно.
Польотний контролер є, по суті, «мозком» дрона. Він приймає сигнали, що виходять від пульта управління (або бортового комп'ютера) і перенаправляє їх в двигуни або інші елементи конструкції. Чим більше сигналів здатний прийняти контролер, тим більше функцій здатний виконати дрон в цілому. У свою чергу, на кількість прийнятих сигналів впливає кількість датчиків, вбудованих в польотний контролер.
У різних дронів польотний контролер може складатися з різних елементів, але все ж є певний базовий набір, обов'язковий для будь-якого безпілотника. Він включає в себе:
- головний процесор - приймає і обробляє команди;
- барометр (датчик, який визначає висоту польоту апарату);
- акселерометр (пристрій, що вимірює прискорення апарату);
- гіроскоп (датчик, який визначає положення дрона в просторі);
- стрілка напрямку (вказує напрямок, в якому повинен летіти дрон);
- GPS-навігатор (визначає географічне положення дрона);
- Wi-Fi;
- ОЗУ.
Двигуни, пропелери і регулятори обертів. Елементи конструкції, що відповідають за політ дрона. Зазвичай конструкцією передбачено чотири двигуни, кожен з яких приєднаний до пропелера. Регулятори оборотів задають швидкість дрона, виходячи з даних, отриманих від польотного контролера.
Акумулятори. Очевидно, що цей елемент конструкції забезпечує функціонування всіх елементів дрона. Від ємності акумуляторної батареї також залежить максимальна висота, на яку здатний піднятися безпілотник. Більшість комерційних і споживчих дронів не відрізняється великими розмірами, акумулятори, вбудовані в них, також невеликі. Через це не вдається забезпечити значну тривалість їх польоту. Вирішення цієї проблеми є одним із пріоритетних на даних момент.
Комерційні і споживчі дрони в переважній більшості управляються за допомогою пульта (серед військових зустрічаються і повністю автоматизовані). Пульт налаштований на певні канали (мінімальне їх кількість - чотири), через які направляє сигнали в польотний контролер дрона. Останній, обробивши сигнал, перенаправляє його на регулятор оборотів, який задає дрону потрібну швидкість шляхом обертання пропелерів.
До речі, всі пропелери дрона обертаються в різних напрямках (одна пара за годинниковою стрілкою, інша - проти неї). Тільки так можна забезпечити максимальну стабільність польоту. Параметри обертання пропелерів також визначають специфіку польоту. Наприклад, якщо всі гвинти працюють з однаковою швидкістю - апарат злітає. Якщо один з пропелерів працює швидше - дрон злегка нахиляється і рухається в заданому напрямку. Якщо ж відразу два пропелера заробили швидше - дрон повертається в задану ними сторону.
Як післямови
З описаного вище стає зрозуміло, що принцип роботи дрона досить простий. Маючи достатні знання в інженерії, можна сконструювати власний безпілотник в домашніх умовах. Знову ж, підкреслимо, що тільки людина з хорошими інженерними навичками зможе впоратися з цим завданням. Для таких фахівців, до речі, є навіть спеціальний ресурс (ecalc.ch), що дозволяє спроектувати макет дрона і продумати принцип його дії в режимі онлайн.