Структура недорогого дрона
Волею рынка, познакомился с дронами (квадрокоптерами). Ситуация с ними такая:
- есть закрытый DJI, в который влезть на грани невозможного. Какой-то бизнес с ними выстроить можно, но это на уровне дружбы с гуглом/микрософтом
- есть какое-то количество игрушек, их оставим в стороне
- талантливые команды делают какие-то разовые сборки из серии «соберем вам дрон за полтора миллиона рублей»
- в разнообразии присутствует класс fpv дронов, которые по характеристикам вполне обходят DJI, но попытка поднять 7-дюймовую химеру в офисе (а где же его ещё испытывать то после покупки) может закончиться поездкой в больницу. Ремонт в офисе точно делать прийдется, а вот без больницы мы обошлись, потому что догадливые. https://www.youtube.com/watch?v=-W_nFlIAWFM для затравки - чем круты fpv дроны. Тем, что именно в этом классе есть long range.
Что мне больше всего импонирует в классе fpv дронов, так это повсеместная открытость. Практически каждый компонент существует в опенсорс виде.
Как устроен fpv дрон?
Вы приходите в магазин (в Москве, в 2022) и просите самый крутой fpv дрон, вам продают Chimera 7 pro. Это полностью готовый к полету дрон, который просто включил и полетел. Но только к нему надо подобрать батарейку (её нет в этом магазине, надо заказать или поискать у конкурентов), выбрать приемник под вашу радиоаппаратуру, которая у вас уже есть. А так - он действительно полностью готов к полету сразу после настройки и тюнинга.
Итак, примерная структура:
- пульт. Есть закрытые, есть опенсорсные со своей ОС
- рядом с пультом может быть ещё компьютер с QGroundControl, MissionPlanner и т.п.
- передатчик на пульте, частенько бывает отдельным, но для базового старта сгодится внутренний.
- приемник на дроне
- полетный контроллер. Ядро дрона, та штука, которая постоянно решает систему дифференциальных уравнений (и не одну) и подстраивает тягу моторов
- софт на полетник: PX4, Ardupilot, Betaflight
- к полетнику полный набор сенсоров: GPS, барометр, магнитный компас, акселерометр, лидары, optical flow сенсоры и т.п.
- ESC, это прибор, который превращает команды «крути быстрее/медленнее» в переключение фаз мотора. Да, надо успевать переключать со скоростью вращения мотора.
- моторы, сегодня все бесщеточные (BLDC), трехпроводные
- пачка модулей питания. Не думайте, что мимо этого можно пройти
- батареи. Их вольтаж и токоотдача важны
- специальная зарядка с компьютером внутри
- рама
- пропеллеры
- видеоподсистема: цифровая или аналоговая. Они разнообразные, их сейчас рассматривать не буду
ВАЖНО: при работе с литиевыми батареями жизненно важно соблюдать следующие правила:
- заряжать их строго специальной зарядкой и строго под наблюдением. Это касается и DJI тоже
- держать под рукой готовую кастрюлю на ручке и иметь план по срочному выносу дымящейся батареи по пожарной лестнице на улице
- расчистить подоконник для экстренного экстракшона батарейки из дома. Если из неё побежали веселые искорки, то пожарная лестница может быть не вариантом
Литий не тушится, очень тепло горит и самовозгорается при пробивании защитной пленки батарейки. Посмотрите на ютуб, там весело.
Чем отличается fpv от dji?
DJI дроны - это действительно удобные, проработанные, интегрированные устройства для тех, кто знать ничего не хочет о всей той галиматье, которая написана выше. У них очень естественное, логичное поведение: включил, поднял его вверх, повернул влево. Бросил управление - он стоит на месте, пока батарейка не сядет.
Как выглядит fpv после того, как через пару недель ковыряния с паяльником и версиями прошивок, его поднимаешь в воздух. В принципе удержать такой дрон очень сложно и это начинается с компоновки: все fpv ярко выраженные верхнепланы с размещением самого тяжелого груза (батарейки) на самом верху. Все DJI среднепланы, скорее даже нижнепланы.
Для акробатики мавик не годится, но это нужно лишь особым фанатам.
Т.е. fpv дрон требует жонглирования пультом управления просто для удержания на месте и это всё начинается с компоновки.
Однако! Все fpv по своей генетике - это открытые конструкторы, а значит они довольно несложно перекомпоновываются, т.е. фундаментальных проблем быть таким же устойчивым не видно.
Продолжения: