Разработка квадрокоптеров: готовая бизнес-идея

Квадрокоптер (от англ. quadcopter) – это летательный аппарат с несколькими двигателями, который приводится в движение четырьмя роторами. Данный вид мультикоптеров – один из самых популярных среди беспилотников. Квадрокоптеры маневренны и обладают небольшими размерами. Благодаря этим характеристикам аппарат полюбился многим.

Квадрокоптеры просты в конструировании, поэтому энтузиасты их часто моделируют. В студии промышленного дизайна KLONA специалисты создают 3D модели летательных аппаратов любой сложности, гарантируя высокое качество и точность всех элементов агрегата. Наши дизайнеры разработают уникальный дизайн продукта, а благодаря производственным возможностям студии распечатка модели на 3D принтере будет максимально быстрой. В результате клиент сможет самостоятельно собрать квадрокоптер для личного использования или реализации.

Читайте также: Разработка квадрокоптера: идеи и примеры

УСТРОЙСТВО КВАДРОКОПТЕРА

Теперь подробнее остановимся на особенностях конструкции и примерах дизайна квадрокоптера.

Конструкция

Квадрокоптеры приводятся в движение четырьмя вентиляторами: 1 и 3 вращаются по часовой стрелке, а 2 и 4 – против. Несущими винтами в устройстве может быть один винт, два или все четыре. На рисунке ниже представлены различные конструкции оси квадрокоптеров. Стрелкой указано направление полета.

Принцип полета

Главная несущая поверхность квадрокоптера – винт. Он имеет определенный профиль с плоской нижней и выпуклой верхней частью. Принцип полета прибора аналогичен с принципом работы вертолета. У квадрокоптера есть оси вращения:

• продольная;
• поперечная;
• вертикальная.

В процессе вращения вокруг продольной оси, летательный аппарат совершает маневр, при котором опускается одна сторона, а противоположная поднимается. Этот маневр называется крен.

Поперечная ось проходит перпендикулярно продольной. При вращении вокруг этой оси летательный прибор поднимает (кабрирование) или опускает (пикирование) переднюю часть.

Вертикальная ось проходит через центр прибора. Вращение вокруг нее называется рысканье.

Главный винт влияет на крен и тангаж, а хвостовой – на рысканье, как в вертолете.

Управление коптером заключается в уменьшении или увеличении количества оборотов.

Каждый ротор производит как тягу, так и крутящий момент вокруг своего центра вращения, а также силу сопротивления, противоположную направлению полета аппарата. Поскольку два ротора вращаются по часовой стрелке, а два – против, чистый аэродинамический крутящий момент и угловое ускорение вокруг оси рыскания равны нулю. Таким образом, необходимость в вертолетном хвостовом винте отпадает.

Волна индуцируется рассогласованием баланса в аэродинамических крутящих моментах, благодаря чему мультикоптер поднимается .

Еще один важный момент в управлении квадрокоптером – газ. Он рассчитывается как среднее арифметическое скоростей всех роторов и измеряется в процентах: чем он выше, тем с большей скоростью прибор направляется вверх.

Моделирование квадролета – сложный процесс, требующий соблюдения баланса массы прибора, мощности двигателя, центра тяжести и сотни других важных моментов. С этим справятся специалисты студии промдизайна KLONA. У нас есть все необходимые материалы: бумага для черчения, карандаш и компьютер, а также лучшие инженеры :)  

Читайте также: Создание 3d модели

Стабилизация квадрокоптера во время съемки

Стабилизация – еще один режим квадрокоптера, при котором он сохраняет положение в пространстве вне зависимости от внешних факторов. Висение используется для высококачественной фото- или видеосъемки с длинной выдержкой. Для этого режима важна исправность винтов.

Режим выполняется с помощью встроенного GPS-датчика или дополнительных стабилизационных подвесов с камерами.

Точные модели квадрокоптера создают мастера инженерного дела компании KLONA.  

Оборудование

Квадрокоптеры оснащают датчиками, которые являются обязательными на борту аппарата.

Гироскоп – прибор, реагирующий на изменение углов ориентации и фиксирующий крен квадрокоптера. Этот датчик нужен для того,чтобы дрон стабильно зависал в воздухе.

Акселерометр измеряет разницу между истинным и гравитационным ускорением. Датчик корректирует погрешности значения углов крена и тангажа. Для данной опции также можно использовать цифровой компас.

Регуляторы скорости вращения винтов – обязательный элемент конструкции. Он передает энергию от батареи к бесколлекторному мотору (большинство дронов оснащены именно таким). Это необходимо, поскольку мотор принимает трехфазный переменный ток, аккумулятор отдает постоянный ток.

Для измерения метеообстановки квадрокоптеры оснащаются барометром, термометром и анемометром.

Дальномер фиксирует препятствия на пути и помогает определить расстояние до них.

GPS-навигаторы помогают отслеживать положение квадролета в пространстве, благодаря чему потребность в гироскопе, акселерометре и высотомере отпадает. Квадрокоптер с GPS способен совершать полет по заданным координатам и после завершения поставленной задачи возвращаться на место старта.

Парашют Smart Chutes убережет квадрокоптер от ошибки пилота или поломки аппарата во время пребывания в воздухе. Система спасения автоматически срабатывает во время свободного падения.

Читайте также: 3D-печать или фрезерование — вот в чем вопрос

Габариты коптеров

Самый маленький дрон весит около 15 грамм и летает на расстояние до 15 м. Тяжелыми квадрокоптерами считаются те, вес которых превышает 2,5 кг. Такие аппараты могут поднимать груз весом до 100 кг.

Микрокласс – квадрокоптеры размером со среднюю бабочку. DHD D1 – яркий представитель этого класса. Он может послужить тренировочной моделью или интересной игрушкой, поскольку не боится ударов о стены или мебель. Еще один представитель – Cheerson CX-10W уже оснащен видеокамерой и WI-FI, управляется через смартфон или планшет.

Обратитесь к специалистам компании KLONA для визуализации и моделирования вашего коптера. Это поможет оценить технические возможности дрона, а также усовершенствовать модель.

Маленький класс – дроны, которые стоит выгуливать дома, поскольку они меняют свое направления от легкого дуновения ветра. Дальность действия около 30 м и размером до 200 мм. Например, Eachine H8 Mini – один из ярких представителей данного класса. Дальность полета до 30 м и перевороты на 360° обеспечили ему популярность.

250 класс квадрокоптеров – это аппарат для улицы. Им не страшны порывы ветра, они способны поднять камеру для качественной аэросъемки. Также в эту категорию попадают гоночные аппараты, которые профессионалы укомплектовывают на свое усмотрение. Например, Walkera runner 250 создан специально для гонок и может лететь на расстояние до 1 км, зарядка держит около 60 минут.

Более тяжелый – 350 класс. Один из самых крутых представителей – DJI Phantom 3 Pro. Радиус действия такой игрушки – 2 км, высота полета –120 м. Аппарат поддерживает GPS. Коптер того же производителя Phantom 3 имеет практически аналогичные характеристики, только он не оснащен камерой. Конструкция предусматривает установку той камеры, которая есть у пользователя.

Следующий класс – 450. Один из самых ярких его представителей – шустрый и устойчивый IFLY-4 ARF. Оригинальный дизайн и у коптера Udi RC U842-1, оснащенного камерой и защитой лопастей.

550 класс и выше – это коптеры, которые стоят, как неплохой автомобиль. Но качество снимков и стабильность полета ценятся специалистами. Подобные аппараты чаще собираются умельцами в домашних условиях из-за высокой стоимости промышленных образцов. Оригинальным дизайном, по мнению автора, отличается дрон JXD 507W FPV – мощный, надежный, маневренный, похож на межпланетный корабль.

Квадрокоптеры, рамы которых выше 800 мм, предназначены для съемки тяжелыми зеркальными камерами.

Компания KLONA – специалист в области промышленного дизайна. Мы разработаем дизайн квадрокоптера, а также распечатаем его и подготовим схемы и платы, чтобы он правильно работал. Для уточнения стоимости заказа свяжитесь с нашим менеджером.

Читайте также: Дизайн интерьера вагонов: от истоков до концепта будущего

Уровень шума квадрокоптера

Уровень шума квадрокоптера зависит от размеров и материала лопастей. Если шум аппарата вызывает дискомфорт у пользователя, стоит воспользоваться берушами или специальными защитными наушниками. Также можно выбрать прибор с более низким уровнем шума, например, DJI Mavic Platinum, который считается одним из самых тихих.

Технологичные новинки в устройстве квадрокоптеров

Для любой погоды

Большинство дронов не способны работать во время дождя или в мороз. DJI Matrice 200, М210 и M210 RTK – представители всепогодных коптеров. Прибор не полностью герметичен, но корпус не пропускает мелкие брызги воды и способен противостоять электромагнитному излучению. Дроны М200 оснащены камерой FPV для того, чтобы видеть, куда аппарат летит. Вторая камера может устанавливаться под или над аппаратом.

Для любой поверхности

Квадрокоптер разработан студентами Стэнфордского университета и еще не поступил в продажу. Интересный самодельный представитель семейства жукоподобных дронов лучше цепляется маленькими коготками за шероховатую поверхность.Такой аппарат сделает возможным доступ в труднодоступные и опасные места. А какие возможности откроются для фотохудожников! Да и дрону не понадобится тратить энергии на зависание в воздухе для более качественного снимка.  

Для плавания

Большинство квадрокоптеров после попадания в воду заканчивают свою карьеру. Но амфибия DeX упадет в воду, взлетит и нырнет обратно в воду.

Следом за хозяином

AirDog появился еще в 2014 году и сегодня никого не удивишь квадролетом, который, как преданная собака, следует за владельцем.

Читайте также: Промдизайн туалета: три года жизни с комфортом

ИДЕИ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КВАДРОКОПТЕРОВ

Квадрокоптеры не просто летают и способны делать высококачественные снимки, но и доставлять грузы или даже используются в военных целях. Применение аппарата влияет на дизайн и материалы изготовления корпуса.

Компания KLONA производит корпусы для оборудования любой конфигурации и сложности, а также разрабатывает печатные платы. Для уточнения стоимости работ, обращайтесь к нашим менеджерам.

Промышленный дизайн квадрокоптера

Лучшая экспозиция камеры между винтами обеспечивается Х-образной рамой. Ее модификации бывают похожи на космические корабли, жуков и рептилий.

Защитная рама для винтов предупреждает их повреждение, а также является интересным элементом дизайна. Рама может быть сплошной, как у Parrot AR.Drone 2.0 или только с внешней стороны, как у Drone X5SW-1.

Встречаются оригинальные решения, когда рама защищает весь корпус агрегата, как у Sky Walker 1306 4 CH.

Цветовая гамма квадрокоптеров преимущественно белого или черного цвета. Ее можно разнообразить подсветкой или яркими линиями на корпусе.

Jupiter-H2 может находится в воздухе до двух часов, поскольку работает на водороде. Особенности дизайна обусловлены наличием 3-х литрового бака для топлива, расположенного по центру агрегата. Восемь винтов расположенных попарно и оснащены защитной рамой. Дрон способен доставлять грузы весом до 1,25 кг.

На паука-сенокосца похожа разработка ученых из Лаборатории интеллектуальных систем Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL). Научных работников вдохновило оригами. Квадрокоптер окружен складной сеткой из углеродного волокна.

Mavic Pro Platinum напоминает космический корабль будущего, который издает на 60% меньше шума по сравнению с предыдущими моделями. Новинка оснащена двумя камерами и ориентирована для путешественников и фотолюбителей.

3 в 1 – это о Eyedea Pitta. Стартап способен функционировать как селфи-дрон, экшн-камера и камера безопасности. Выглядит он как теннисный мяч черного цвета. К нему отдельно крепится шапочка с четырьмя моторами.

Оригинальные варианты дизайна коптера и защиты для винтов у Simtoo Moment drone и Hover Passport. Первый – клон второго. Только первый дешевле и оснащен закругленной защитой для винтов, а второй – с квадратной защитой и более дорогой.

Читайте также: 3D-сканирование под 3D-печать

Разработка квадрокоптеров: материалы корпуса

Квадрокоптер должен подниматься в воздух, поэтому их изготавливают из легких материалов. Премиум-класс и изделия для профессионалов делают из стекловолокна или/и из углепластика. Углепластик – гибкий материал, удобен в работе. Стекловолокно – жесткое и легкое, способно разрушиться от удара. Таким образом, из углепластика стоит делать раму, а из стекловолокна – монтажные пластины.

Раму также можно создать из алюминия, пластика или дерева. Идеальный вариант изготовления рамы – на станке с ЧПУ из карбона.    

Сборка квадрокоптера: разработка деталей

Квадрокоптеры, сделанные методом литья пластика под давлением, отличаются повышенной прочностью. Поэтому такой вид пользуется большей популярностью по сравнению с другими способами изготовления.

Для создания корпуса для квадрокоптера методом литья, сначала корпус моделируется с помощью программного обеспечения на основе чертежей или отсканированной модели. По 3D модели корпуса разрабатывается мастер-модель. Пробный вариант можно создать из дерева, металла, гипса.

Следующий этап разработки новой модели – 3D печать деталей для квадрокоптера, которые сначала моделируются на компьютере.

Компания KLONA осуществляет мелкосерийное производство изделий из пластика любой сложности. Мы гарантируем качество изделий. Для того, чтобы заказать разработку квадрокоптера, свяжитесь с нашими менеджерами.

Области применения квадрокоптеров

Коммерческая деятельность

Коптеры пользуются огромной популярностью у любителей фотографировать. Коптер позволяет делать уникальные снимки в труднодоступном или удаленном месте с безопасного расстояния.

Дрон-курьер уже не новинка на рынке. Квадрокоптеры в этом плане немного уступают, поскольку 4 винта не справляются с необходимой нагрузкой.  Для работы курьера лучше использовать дроны с 6 и больше пропеллерами. Такие аппараты очень популярны в мегаполисах Китая, где постоянные дорожные коллапсы, а дома очень высокие и стоят близко друг к другу. Работники SF Express в Дунгуане оснащены 8 пропеллерами и могут доставить посылку весом до 3-х кг.

Коммерческое использование дронов имеет и негативную сторону, поскольку приносит неудобство тем, кто хочет оградить свою личную жизнь от посторонних взоров. Например, в Таиланде запуск дронов с камерами запрещен. В России коптеры весом более 250 г обязательно нужно зарегистрировать.

Исследования

Коптеры стали популярны в кружках авиамоделирования благодаря относительной простоте в плане конструирования. Их используют для проверки научных идей в сфере авиации.

Кроме того, квадрокоптеры используют для исследования неизведанной местности географами и окружающей среды биологами.

Использование в военных целях и для правопорядка

Коптеры применяются для исследования обстановки на вражеской территории во время войны. Карманные мини-коптеры для военных разработаны для исследования ситуации в помещении.

Пограничники США используют дронов для патрулирования границы с Мексикой.

Дроны применяются для поиска людей в труднодоступных местах, для поимки контрабандистов, например, в джунглях.

Стоимость квадрокоптера

Цена коптера стартует от $15 за модель микрокласса до десятков тысяч долларов за профессиональные модели. Цена одного из самых дорогих квадрокоптеров АЕЕ F100  $58 000. Он не боится ни снега, ни дождя. Может лететь на высоту до 7 км вверх и 10 км вдаль со скоростью до 100 км/ч.

Коптер своими руками

Бизнес на квадрокоптерах – прибыльное дело. Рынок постоянно пополняется новыми компаниями и разработками. Поэтому для создания модели своей мечты, обращайтесь в компанию KLONA. Мы поработаем над промышленным дизайном, техническим оснащением и начнем серийное производство квадрокоптеров вместе с вами. Звоните и пишите.