Разработка квадрокоптера: идеи и примеры

Мультикоптеры — летающие устройства, которые построены по подобию вертолета. У них может быть от трех несущих винтов. Наиболее популярным мультикоптером является квадрокоптер — устройство с четырьмя несущими винтами. Его первую работающую версию создал американо-российский изобретатель Георгий Ботезат. На тот момент в квадрокоптере была предусмотрена кабина пилота. Сегодня основное преимущество квадрокоптеров — бесплотность. В ХХІ веке квадрокоптеры стали доступным устройством, которое покупают для развлечения. Их используют для съемок видео, прикрепляя к нижней части фото- и видеокамеры, чтобы снимать ролики с высоты птичьего полета. Компания Amazon разрабатывает проекты доставки посылок дронами и планирует постройки складов-ульев, с сотнями окон для вылета дронов.

Первый квадрокоптер, 1923 год, разработка авиаконструктора Ботезата

Исследователи используют дроны для доступа в сложнодоступные или опасные для человека зоны. При желании квадрокоптер можно оснастить устройством сбора информации об окружающей среде: он может снимать атмосферные показатели или собирать образцы пород.

Военные дроны — значительный сегмент мультикоптеров. Среди прочего их используют для переноса бомб. Они позволяют наносить относительно точные авиаудары, не рискуя жизнью пилотов. Барак Обама, сорок четвертый президент США, старался по максимуму использовать потенциал дронов, в отличие от многих своих предшественников, которые делали ставку на человеческие ресурсы.

RQ-7 Shadow, военный дрон, который переносит взрывчатку

Также военные используют небольшие квадрокоптеры для разведки: сбора информации и съемки территорий. Как и в случае с бомбами, дрон позволяет сохранить человеческие жизни и получить фото или видео с местности, не посылая туда живого разведчика. При этом фото в режиме реального времени отправляются на сервера ведомства, и если его собьют, информация все равно останется у военных. Также дроны могут выполнять и функцию патрулирования территории.

Разработка квадрокоптера: бизнес-перспективы

С точки зрения бизнеса, наиболее перспективными являются гражданские мультикоптеры. В 2016-м году компания Business Insider прогнозировала, что к 2020-му году рынок гражданских дронов будет оцениваться в 12 миллиардов долларов. По оценке New York Times в 2016-м году в мире продано 9,4 миллиона гражданских дронов на сумму в 3 миллиарда долларов. Пользовательские квадрокоптеры — популярный подарок для подростков, они пришли на смену игрушечным радиоуправляемым самолетам.

Еще одна интересная разработка будущего — беспилотный дрон-такси. На саммите World Government Summit, который в начале 2017-го года прошел в Дубаи, объявили, что EHang 184 в тестовом режиме будет работать в ОАЕ. В дрон помещается один человек, летает он благодаря двум винтам-пропеллерам, максимально возможная длительность поездки — 30 минут. Использовать его планируют для доставки пассажиров из аэропорта в пределы города.

Корпорация SnapChat напротив работает над проектом крошечного коптера, который будет летать вокруг владельца, помогая транслировать свою жизнь в приложение. Судя по новостям, компания работает над собственным дроном и подстраховывается, покупая разработки тех, кто преуспел в создании компактных дронов. В августе 2017-го года журналисты писали о том, что компания ведет переговоры со стартапом Zero Zero.

Хоть сама компания и отрицает это, но шаг вписывается в стратегию развития бренда. До этого, также в 2017-м году, Snapchat приобрели Лос-Анджелесскую компанию Ctrl Me Robotics, которая также создает малогабаритные дроны. Технофутурологи склоняются к тому, что дрон, который летает за хозяином — идея, которая понравится целевой аудитории (рожденные в середине 90-х — начале 20-ых) и покажет хорошие продажи.

Разработка Zero Zero — дрон, который летает за его владельцем, может снимать фото и видео. Из плюсов — встроенный ИИ, который узнает хозяина. Из минусов — слабая батарея, которая поддерживает всего 8 минут съемки видео, что ничтожно мало для устройства, которое стоит несколько сотен долларов.

Хотите, чтобы ваш стартап был следующим в списке приобретений SnapChat? Обратитесь в KLONA, мы поможем разработать квадрокоптер и построим для него стратегию продвижения.

Промышленный квадрокоптер Aeryon Scout, который используется для поиска пропавших людей

Промышленный дизайн квадрокоптеров: конструкция

Дроны различаются количеством несущих винтов. На рисунке ниже, с типологией мультикоптеров видно наиболее популярные типы. Чтобы дрон зависал и находился на одном месте, все винты должны крутиться с одной скоростью. Стороны оборота пропеллеров в разных модификациях изображены на схеме ниже. Зависающее положение используется для фотосъемки с длительной выдержкой. Это позволяет получить кадры высокой точности, которые используют в геодезии, археологии или для получения разведданных.

Разработка квадрокоптеров: возможные конструкции винтов

Ориентация мультикоптера в пространстве определяется 3 показателями:

• крен;

• рыскание;

• тангаж.

Чтобы менять направление полета, нужно изменять эти углы с помощью пульта управления квадрокоптером. Корпус пульта должен быть эргономичным и не скользящим.

Показатель скорости вращения винтов квадрокоптера — газ. Чем он выше, тем скорее коптер набирает высоту.

Квадрокоптеры оборудованы обязательными датчиками, которые регулируют положение аппарата в воздухе:

• Гироскоп, который измеряет угловую скорость;

• Акселерометр, который измеряет ускорение;

• Регуляторы скорости, которые управляют сигналом контроллера.

Камера — не обязательная составляющая квадрокоптера. Она может быть встроена производителем или установлена отдельно, пользователем.

Среди всех дронов квадрокоптер является наиболее популярным вариантом для цивильного использования. В свою очередь среди квадрокоптеров наиболее удобной конструкцией является схема, где винты расположены по аналогии буквы «X».

Составляющие части квадрокоптера: разобранная 3D-модель дрона

Создание корпуса для квадрокоптера: отталкиваемся от габаритов

Вес квадрокоптера колеблется от одного до четырех килограмм. Конструкция квадрокоптера позволяет ему поднимать вес в несколько килограмм, носить тяжелые профессиональные камеры и транспортировать небольшие посылки. Чтобы поднять камеру, квадрокоптер должен быть не меньше 20 сантиметров в длину. Amazon видит в дронах будущее доставки и уже запатентовал идею склада, с сотней отверстий для вылета дронов.

Схема логистического центра, который запатентовала Amazon

Длина крупногабаритных квадрокоптеров стартует от 50 сантиметров. Они являются более прочными, в сравнении с малогабаритными (до 20 сантиметров) и среднегабаритными дронами (20 — 50 сантиметров). Такие квадрокоптеры оснащены мощными батареями, которые продлевают время полета до получаса. Они маневренны, выдерживают столкновения в лоб и не боятся сложных погодных условий. Все это предусматривает их конструкция и продуманный корпус.

Конструкция корпуса квадрокоптера обычно имеет обтекаемую форму, для уменьшения сопротивления.

Конструкция военного дрона-разведчика

Квадрокоптеры, как и многие другие изобретения часто используют в дизайне зооморфизм. Обычно это не чисто дизайнерское решение. Конструкторы и проектировщики заимствуют у животных и технические решения, например квадрокоптер SCAMP умеет не только летать, а и карабкаться, принцип передвижения позаимствован у геккона.

3D-моделирование квадрокоптера SCAMP: живая природа на службе у инженеров

3D-печать деталей для квадрокоптера: применение в любительском моделировании

Сконструировать простейший квадрокоптер относительно просто. Мода на БПЛА (беспилотные летательные аппараты), которая захлестнула мир в начале 2010-ых и тот факт, что при желании собрать свой квадрокоптер может каждый, у кого есть желание и доступ в интернет, повлияла на рост интереса к 3D-моделированию. Если вы сделали 3D-модель квадрокоптера и хотите напечатать ее, KLONA поможет. Наша студия промышленного дизайна может изготовить корпус квадрокоптера методом 3D-печати.

Серийное производство квадрокоптеров в KLONA

Любительское моделирование подходит в качестве хобби, но если у вас есть идея и работающий прототип квадрокоптера, мы поможем наладить серийное производство дронов. Этапы налаживания производства в КЛОНА состоят из таких шагов:

1. Создание 3D-модели. Если у вас уже есть наработки, мы используем их, если они отсутствуют, то мы возьмем вашу идею и приступим к реализации.

2. После всех этапов разработки модели, мы утвердим ее и напечатаем. Полученный прототип корпуса потребуется доработать.

3. Тестирование. Потребуется понять, способен ли квадрокоптер выполнять все задуманное, хорошо ли работают механизмы, что отвечают за полет, не перегревается ли аккумулятор.

4. Правки, изготовление нового корпуса и пресс-формы.

5. Печать нескольких корпусов и проверка работоспособности пресс-формы.

6. Запуск серийного производства.

На каждом этапе могут требоваться доработки, поэтому мы перестраховываемся и тестируем модель, а не делаем пресс-форму с первого прототипа.

Заказать разработку квадрокоптера вы можете в студии промышленного дизайна КЛОНА. Работайте с профессионалами, чтобы результат вас не разочаровывал!

Контактная информация:

+7 (499) 112 08 50

hi@klona.ru