Darmowy fragment publikacji:
Tytuł oryginału: Building Multicopter Video Drones
Tłumaczenie: Ireneusz Jakóbik
ISBN: 978-83-283-0474-1
Copyright © Packt Publishing 2014.
First published in the English language under the title ‘Building Multicopter Video Drones’
(9781782175438)
© 2015 Helion S.A.
All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system,
without permission from the Publisher.
Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej
publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną,
fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje
naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji.
Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami firmowymi bądź towarowymi ich
właścicieli.
Autor oraz Wydawnictwo HELION dołożyli wszelkich starań, by zawarte w tej książce informacje były
kompletne i rzetelne. Nie bierze jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za
związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Wydawnictwo HELION nie
ponosi również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji
zawartych w książce.
Wydawnictwo HELION
ul. Kościuszki 1c, 44-100 GLIWICE
tel. 32 231 22 19, 32 230 98 63
e-mail: helion@helion.pl
WWW: http://helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek)
Drogi Czytelniku!
Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres
http://helion.pl/user/opinie/multik
Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję.
Printed in Poland.
• Kup książkę
• Poleć książkę
• Oceń książkę
• Księgarnia internetowa
• Lubię to! » Nasza społeczność
Spis tre(cid:258)ci
6
7
9
11
11
12
12
12
13
13
15
17
17
17
19
20
20
20
22
23
25
26
26
Zespó(cid:239)
O autorze
O recenzentach
Wst(cid:218)p
O czym jest ta ksi(cid:200)(cid:285)ka?
Czego b(cid:218)dziesz potrzebowa(cid:202)?
Dla kogo jest ta ksi(cid:200)(cid:285)ka?
Konwencje
Opinie czytelników
Pobieranie kolorowych wersji rysunków
Rozdzia(cid:239) 1. Czym jest multikopter?
Jak lataj(cid:200) multikoptery?
Kontrolowanie odchylenia multikoptera
Si(cid:239)a no(cid:258)na multikoptera
Jak porusza si(cid:218) multikopter?
Z czego sk(cid:239)ada si(cid:218) multikopter?
P(cid:239)atowiec
Silniki i (cid:258)mig(cid:239)a
Elektroniczna kontrola pr(cid:218)dko(cid:258)ci
System sterowania (mózg)
Gimbal do kamery i nadajniki
Systemy radiowe
Podsumowanie
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
Rozdzia(cid:239) 2. Zakup gotowego systemu
Dlaczego zdecydowa(cid:202) si(cid:218) na zakup gotowego systemu?
Je(cid:258)li ju(cid:285) kto(cid:258) sprzedaje multikopter, to chyba dzia(cid:239)aj(cid:200)cy, prawda?
Gdzie szuka(cid:202) recenzji i porad, którym mo(cid:285)na zaufa(cid:202)?
Spo(cid:239)eczno(cid:258)ci internetowe — relacje nowych u(cid:285)ytkowników
Czego mo(cid:285)esz oczekiwa(cid:202) uwzgl(cid:218)dniaj(cid:200)c swój bud(cid:285)et?
Formu(cid:239)owanie realistycznych oczekiwa(cid:241)
Producenci, którym mo(cid:285)na zaufa(cid:202)
Filmowanie kamer(cid:200) GoPro
Wi(cid:218)ksze kamery
Podsumowanie
Rozdzia(cid:239) 3. Wybór podzespo(cid:239)ów
Jaki rodzaj drona powiniene(cid:258) zbudowa(cid:202)?
Ile powinien mie(cid:202) wirników?
Redundancja a stabilno(cid:258)(cid:202)
Niezb(cid:218)dne obliczenia
Wybór p(cid:239)atowca
W(cid:239)ókno w(cid:218)glowe a aluminium
Wybór (cid:258)migie(cid:239)
Wybór silnika
Wybór modu(cid:239)u ESC
Zasilanie multikoptera — akumulator
Dostrajanie specyfikacji w celu uzyskania lepszych wyników
Gimbale do kamery
Mózg multikoptera — system sterowania
Rodzaje czujników systemów sterowania multikopterem
Procesor
Ostateczny wybór systemu sterowania
Interfejs u(cid:285)ytkownika
Ostateczna lista podzespo(cid:239)ów i ich koszt
Podsumowanie
Rozdzia(cid:239) 4. Monta(cid:285) drona
Sk(cid:239)adanie p(cid:239)atowca
Pod(cid:239)(cid:200)czanie podzespo(cid:239)ów
Pod(cid:239)(cid:200)czanie silników bezszczotkowych
Co to jest magistrala CAN?
Rozmieszczenie czujników
Programowanie systemu sterowania oraz radia
Aktualizuj!
Poznawanie oprogramowania systemu WooKong
Podsumowanie
4
27
27
28
29
30
32
33
33
34
35
36
37
37
38
38
39
39
40
42
43
46
48
49
51
53
54
58
58
60
61
62
63
63
64
65
66
66
68
68
68
74
Kup książkęPoleć książkę Spis tre(cid:286)ci
Rozdzia(cid:239) 5. Pilotowanie multikoptera
Zdob(cid:200)d(cid:283) symulator!
My(cid:258)lenie w trzech wymiarach
Bezpiecze(cid:241)stwo
Gdzie lata(cid:202)?
Kiedy lata(cid:202)?
Jak lata(cid:202)?
Przedstartowa lista kontrolna
Dziewicze loty Twojego multikoptera
Kalibracja akumulatorów
Uzbrajanie i latanie multikopterem
Uwaga na strugi za(cid:258)mig(cid:239)owe
Nie (cid:258)piesz si(cid:218)
Podsumowanie
Rozdzia(cid:239) 6. Wyposa(cid:285)enie do lotów z widokiem z perspektywy pierwszej osoby
Sk(cid:239)adniki systemu FPV
Kamera
Prezentacja danych na ekranie (OSD)
Nadajnik i odbiornik
Wy(cid:258)wietlacze wideo
Kilka wskazówek ogólnych
Regu(cid:239)y dotycz(cid:200)ce latania
Podsumowanie
Rozdzia(cid:239) 7. Techniki latania z kamer(cid:200)
Ruchy kamery
Uj(cid:218)cia z kranu
Uj(cid:218)cia z wózka
Przeloty
Uj(cid:218)cia z orbity
Orbita 360-stopniowa
Loty we wn(cid:218)trzach
Lot autonomiczny
Podsumowanie
Rozdzia(cid:239) 8. Postprocessing
Ci(cid:218)cie materia(cid:239)u filmowego na fragmenty
Korzystanie z funkcji Warp Stabilizer
Podsumowanie
Skorowidz
75
75
76
77
77
77
78
78
79
79
80
83
83
84
85
85
86
87
88
89
89
89
92
93
93
94
94
96
96
97
98
100
101
103
103
104
107
109
5
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
Zespó(cid:239)
Koordynator projektu
Kranti Berde
Korektorzy
Ameesha Green
Kevin McGowan
Lucy Rowland
Indekserzy
Mariammal Chettiyar
Rekha Nair
Tejal Soni
Priya Subramani
Koordynator produkcji
Kyle Albuquerque
Projekt ok(cid:239)adki
Kyle Albuquerque
Autor
Ty Audronis
Recenzenci
Taylor Coulthard
Lenz Grimmer
Dale Musser, PhD
Redaktor pozyskuj(cid:200)cy
Edward Gordon
Redaktor zamawiaj(cid:200)cy
Subho Gupta
Redaktor opracowania tre(cid:258)ci
Vaibhav Pawar
Redaktor techniczny
Madhuri Das
Adiustatorzy
Roshni Banerjee
Dipti Kapadia
Deepa Nambiar
Stuti Srivastava
6
Kup książkęPoleć książkę 1
Czym jest multikopter?
W najprostszych s(cid:239)owach mo(cid:285)na powiedzie(cid:202), (cid:285)e multikopter w celu uzyskania si(cid:239)y no(cid:258)nej korzysta
z wielu (cid:258)migie(cid:239) (zamiast z pojedynczego wirnika, jak to jest w tradycyjnym (cid:258)mig(cid:239)owcu). Nie ma
te(cid:285) (cid:258)mig(cid:239)a ogonowego (u(cid:285)ywanego do kontrolowania odchylenia i przeciwdzia(cid:239)ania momen-
towi reakcyjnemu, który jest wytwarzany przez pracuj(cid:200)cy wirnik g(cid:239)ówny helikoptera). Multi-
koptery wyst(cid:218)puj(cid:200) w wielu konfiguracjach. Istniej(cid:200) bikoptery (z dwoma wirnikami na wzór
helikoptera CH-46), trikoptery, kwadrokoptery itd. Na zdj(cid:218)ciach przedstawionych na kolej-
nej stronie mo(cid:285)esz zobaczy(cid:202) przyk(cid:239)adowy kwadrokopter oraz dwie konfiguracje heksakopterów
(z sze(cid:258)cioma wirnikami).
Zastanówmy si(cid:218) tak(cid:285)e nad tym, czym nie jest multikopter. Wszyscy s(cid:239)yszeli(cid:258)my to budz(cid:200)ce groz(cid:218)
okre(cid:258)lenie… dron. Multikopter tak naprawd(cid:218) nie jest dronem w pe(cid:239)nym tego s(cid:239)owa znaczeniu.
Ameryka(cid:241)ska Federalna Administracja Lotnictwa (ang. Federal Aviation Administration —
FAA) definiuje multikopter jako bezza(cid:239)ogowy system lataj(cid:200)cy (ang. Unmanned Aerial System —
UAS). Termin UAS obejmuje szerok(cid:200) gam(cid:218) statków powietrznych, od dronów do sterowanych
radiem modeli samolotów u(cid:285)ywanych przez hobbystów. Wi(cid:218)kszo(cid:258)(cid:202) multikopterów jest pilo-
towana w zasi(cid:218)gu wzroku, tak samo jak to jest w przypadku kontrolowanych radiowo modeli.
Tego rodzaju urz(cid:200)dzenia nie s(cid:200) uwa(cid:285)ane za drony. Technicznie rzecz ujmuj(cid:200)c, drony wylatuj(cid:200)
poza zasi(cid:218)g wzroku i maj(cid:200) mo(cid:285)liwo(cid:258)(cid:202) dzia(cid:239)ania autonomicznego (autopilot).
Za pomoc(cid:200) wyspecjalizowanego wyposa(cid:285)enia mo(cid:285)esz pilotowa(cid:202) multikopter, maj(cid:200)c do dyspo-
zycji telemetri(cid:218), kamer(cid:218) przekazuj(cid:200)c(cid:200) obraz z perspektywy pierwszej osoby itd., a tak(cid:285)e prze-
kszta(cid:239)ci(cid:202) swój multikopter w pe(cid:239)ni autonomicznego drona. Niektóre drony s(cid:200) zatem multikop-
terami, ale nie ka(cid:285)dy multikopter jest dronem.
Wi(cid:218)kszo(cid:258)(cid:202) pilotów multikopterów unika jednak okre(cid:258)lenia „dron”. Jest tak, poniewa(cid:285) s(cid:239)owo to
przywodzi na my(cid:258)l obrazy ataków powietrznych przeprowadzanych za pomoc(cid:200) rakiet i dzia(cid:239)ek
umieszczanych na dronach. Na przyk(cid:239)ad w jednym z artyku(cid:239)ów o multikopterach, opubliko-
wanym w 2013 roku w wydawanej w Santa Rosa gazecie The Press Democrat, zacytowano ofi-
cera policji z Santa Rosa, który mówi(cid:239) o „powietrznych strzelaninach mi(cid:218)dzy gangami”, jakby
to by(cid:239)y przest(cid:218)pstwa dokonywane tu(cid:285) za rogiem. Gdy ju(cid:285) b(cid:218)dziesz wiedzie(cid:202), jak lata multikopter,
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
pomys(cid:239) zamontowania na nim uzbrojenia wyda Ci si(cid:218) (cid:258)miechu warty i niedorzeczny. Wystrza(cid:239)
z broni zamontowanej na dronie powoduje taki odrzut (daje kopa), (cid:285)e mo(cid:285)emy wr(cid:218)cz wyobrazi(cid:202)
sobie Wilusia E. Kojota goni(cid:200)cego Strusia P(cid:218)dziwiatra. Multikopter zostaje wystrzelony do ty(cid:239)u,
a pocisk pozostaje w miejscu. Po prostu (cid:258)mieszne!
Do g(cid:239)ównych zada(cid:241) multikopterów nale(cid:285)y filmowanie oraz fotografowanie. Jaka jest wobec
tego ró(cid:285)nica mi(cid:218)dzy multikopterem a dronem? Odpowied(cid:283) le(cid:285)y w systemach steruj(cid:200)cych oraz
sposobach u(cid:285)ycia tych statków powietrznych.
Nadal jeste(cid:258) zdezorientowany? Bez obaw, ta ksi(cid:200)(cid:285)ka rozwieje Twoje w(cid:200)tpliwo(cid:258)ci. Zabierzmy
si(cid:218) za zg(cid:239)(cid:218)bianie tematu…
16
Kup książkęPoleć książkę Rozdzia(cid:225) 1. • Czym jest multikopter?
Jak lataj(cid:200) multikoptery?
Multikoptery lataj(cid:200) dzi(cid:218)ki wykorzystaniu dwóch podstawowych zasad: si(cid:239)y no(cid:258)nej i momentu
reakcyjnego. Stanowi(cid:200) one doskona(cid:239)e (cid:202)wiczenie praktyczne z fizyki newtonowskiej (ka(cid:285)demu
dzia(cid:239)aniu towarzyszy równe co do warto(cid:258)ci i przeciwnie zwrócone przeciwdzia(cid:239)anie). W trady-
cyjnym helikopterze wirnik g(cid:239)ówny obraca si(cid:218) w jednym kierunku. Aby kad(cid:239)ub helikoptera nie
obraca(cid:239) si(cid:218) w drug(cid:200) stron(cid:218) (pami(cid:218)taj, (cid:285)e ka(cid:285)demu dzia(cid:239)aniu towarzyszy równe co do warto(cid:258)ci
i przeciwnie zwrócone przeciwdzia(cid:239)anie), stosowane jest (cid:258)mig(cid:239)o ogonowe, które wywiera sta(cid:239)(cid:200)
si(cid:239)(cid:218) na belk(cid:218) ogonow(cid:200), dzi(cid:218)ki czemu kad(cid:239)ub (cid:258)mig(cid:239)owca pozostaje stabilny. W multikopterze
stosowane s(cid:200) przeciwbie(cid:285)ne (cid:258)mig(cid:239)a, które stabilizuj(cid:200) jego kad(cid:239)ub podczas ich wirowania.
Obroty samolotu wzd(cid:239)u(cid:285) jego osi nazywane s(cid:200) pochyleniem, odchyleniem oraz przechyleniem.
Pochylenie to skierowanie dziobu samolotu w gór(cid:218) albo w dó(cid:239). Odchylenie to skierowanie
samolotu w lewo lub w prawo. Przechylenie to takie ustawienie statku powietrznego, (cid:285)e jedna
z jego stron znajdzie si(cid:218) ni(cid:285)ej ni(cid:285) druga (przechylenie w lewo spowoduje, (cid:285)e lewe skrzyd(cid:239)o
samolotu opadnie w dó(cid:239)).
Kontrolowanie odchylenia multikoptera
Multikopter korzysta z poni(cid:285)ej opisanych zasad dotycz(cid:200)cych pochylenia, odchylenia oraz prze-
chylenia. Na rysunku na nast(cid:218)pnej stronie mo(cid:285)esz zobaczy(cid:202), (cid:285)e (cid:258)mig(cid:239)a 1. i 3. obracaj(cid:200) si(cid:218)
w jednym kierunku, podczas gdy 2. i 4. w drugim. Spowalniaj(cid:200)c (cid:258)mig(cid:239)a 2. i 3. oraz przyspieszaj(cid:200)c
2. i 4., mo(cid:285)na sprawi(cid:202), (cid:285)e multikopter odchyli si(cid:218) w lewo. Moment obrotowy wiruj(cid:200)cych w prawo
(cid:258)migie(cid:239) 2. i 4. powoduje obrót kad(cid:239)uba w lewo i odwrotnie — po spowolnieniu obrotów (cid:258)mi-
gie(cid:239) 2. i 4. oraz przyspieszeniu 1. i 3. multikopter odchyli si(cid:218) w prawo.
Si(cid:239)a no(cid:258)na multikoptera
Omówili(cid:258)my wi(cid:218)c kwesti(cid:218) kontrolowania kierunku. A w jaki sposób multikopter porusza si(cid:218)
w gór(cid:218) i w dó(cid:239)? Manewry te odbywaj(cid:200) si(cid:218) podobnie jak w przypadku tradycyjnego (cid:258)mig(cid:239)owca.
Zwi(cid:218)kszenie obrotów wszystkich silników powoduje wi(cid:218)kszy przep(cid:239)yw powietrza w dó(cid:239).
Wypychaj(cid:200)c wi(cid:218)ksz(cid:200) ilo(cid:258)(cid:202) powietrza w dó(cid:239), multikopter wznosi si(cid:218), poniewa(cid:285) obj(cid:218)to(cid:258)(cid:202) powie-
trza wyp(cid:239)ywaj(cid:200)cego spod (cid:258)migie(cid:239) daje ci(cid:200)g przekraczaj(cid:200)cy wag(cid:218) multikoptera. Je(cid:258)li pr(cid:218)dko(cid:258)(cid:202)
obrotowa (cid:258)migie(cid:239) zostanie zmniejszona, ci(cid:200)g mo(cid:285)e zrówna(cid:202) si(cid:218) z ci(cid:218)(cid:285)arem multikoptera (powo-
duj(cid:200)c jego zawis) lub spa(cid:258)(cid:202) poni(cid:285)ej tego ci(cid:218)(cid:285)aru, co doprowadzi do opadania multikoptera.
Na drugim rysunku na nast(cid:218)pnej stronie pokazano dobry przyk(cid:239)ad multikoptera utrzymuj(cid:200)cego
si(cid:218) w zawisie.
17
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
18
Kup książkęPoleć książkę Rozdzia(cid:225) 1. • Czym jest multikopter?
Jak porusza si(cid:218) multikopter?
To w(cid:239)a(cid:258)nie w ruchu multikopter mo(cid:285)e naprawd(cid:218) zab(cid:239)ysn(cid:200)(cid:202). Tradycyjny (cid:258)mig(cid:239)owiec nie jest pod
ka(cid:285)dym k(cid:200)tem symetryczny. Gdy zatem helikopter leci w bok, jego ogon chce obróci(cid:202) si(cid:218) do
ty(cid:239)u, a dziób ustawi(cid:202) si(cid:218) w kierunku lotu. Ogon (cid:258)mig(cid:239)owca jest popychany przez wiatr niczym
wiatrowskaz. Pilot musi temu zjawisku przeciwdzia(cid:239)a(cid:202), utrzymuj(cid:200)c sta(cid:239)y kierunek lotu, inaczej
problemem mo(cid:285)e sta(cid:202) si(cid:218) stabilno(cid:258)(cid:202). Multikoptery s(cid:200) symetryczne z ka(cid:285)dej strony, w zwi(cid:200)zku
z czym z punku widzenia pilota ruch w bok jest tym samym co lot do przodu.
Tak samo jak to jest w przypadku tradycyjnego helikoptera, multikopter porusza si(cid:218) do przodu,
do ty(cid:239)u oraz na boki dzi(cid:218)ki pochylaniu kad(cid:239)uba. Pochylanie multikoptera zmienia kierunek
ci(cid:200)gu generowanego przez wirniki. Na przyk(cid:239)ad opuszczenie dzioba i podniesienie ogona
sprawia, (cid:285)e powietrze jest t(cid:239)oczone nie tylko w dó(cid:239), ale tak(cid:285)e do ty(cid:239)u multikoptera. Je(cid:258)li ka(cid:285)demu
dzia(cid:239)aniu towarzyszy równe, lecz przeciwnie zwrócone przeciwdzia(cid:239)anie, to ruch powietrza
w kierunku ty(cid:239)u multikoptera spowoduje ruch multikoptera do przodu. Aby obni(cid:285)y(cid:202) jedn(cid:200)
stron(cid:218), nale(cid:285)y zmniejszy(cid:202) pr(cid:218)dko(cid:258)(cid:202) wirowania (cid:258)migie(cid:239), a w celu uniesienia drugiej strony obroty
silników po tej stronie nale(cid:285)y zwi(cid:218)kszy(cid:202). Na poni(cid:285)szym rysunku pokazano, jak realizowany
jest ruch post(cid:218)powy multikoptera:
Wszystko to wydaje si(cid:218) do(cid:258)(cid:202) proste, prawda? Zwi(cid:218)kszanie i zmniejszanie pr(cid:218)dko(cid:258)ci ka(cid:285)dego
z silników powoduje ruch multikoptera w ró(cid:285)nych kierunkach. Kierunek ten zale(cid:285)y tylko od
19
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
kombinacji silników, których pr(cid:218)dko(cid:258)(cid:202) jest zmieniana. W multikopterze znajduje si(cid:218) mniej
ruchomych cz(cid:218)(cid:258)ci ni(cid:285) w tradycyjnym (cid:258)mig(cid:239)owcu. Ruch w jednym kierunku odbywa si(cid:218) tak samo
jak ruch w ka(cid:285)dym innym kierunku, poniewa(cid:285) aerodynamika multikoptera jest symetryczna.
Dlaczego wi(cid:218)c nadal istniej(cid:200) tradycyjne helikoptery? Powód jest taki, (cid:285)e dopiero niedawno
(po roku 2000) elektronika i pozosta(cid:239)e elementy multikopterów sta(cid:239)y si(cid:218) na tyle praktyczne i ma(cid:239)e,
(cid:285)e mog(cid:239)y znale(cid:283)(cid:202) zastosowanie. Wyobra(cid:283) sobie niezale(cid:285)ne kontrolowanie pr(cid:218)dko(cid:258)ci ka(cid:285)dego
z silników w celu sterowania multikopterem na podstawie obserwacji jego lotu; nie b(cid:218)dzie to
mo(cid:285)liwe bez pomocy zaawansowanej elektroniki, co prowadzi nas do nast(cid:218)pnego podrozdzia(cid:239)u.
Z czego sk(cid:239)ada si(cid:218) multikopter?
Bardziej szczegó(cid:239)owo zajmiemy si(cid:218) poszczególnymi cz(cid:218)(cid:258)ciami w rozdziale 3., „Wybór podze-
spo(cid:239)ów”. Teraz dowiemy si(cid:218) tylko, z czego jest zbudowany multikopter.
P(cid:239)atowiec
P(cid:239)atowce multikopterów maj(cid:200) rozmaite kszta(cid:239)ty i rozmiary, od podstawowych kwadrokopterów,
a(cid:285) po ogromne o(cid:258)miowirnikowe oktokoptery. S(cid:200) one tak(cid:285)e dost(cid:218)pne w szerokim zakresie ceno-
wym. Czasami wi(cid:218)ksze i dro(cid:285)sze p(cid:239)atowce rzeczywi(cid:258)cie s(cid:200) lepsze, chocia(cid:285) w istocie rzadko tak
bywa. Wi(cid:218)cej szczegó(cid:239)ów przedstawimy w dalszej cz(cid:218)(cid:258)ci ksi(cid:200)(cid:285)ki, ale pami(cid:218)taj, (cid:285)e zanim wybie-
rzesz jakiekolwiek elementy, powiniene(cid:258) mie(cid:202) na uwadze swój cel. Wi(cid:218)kszy nie zawsze oznacza
lepszy, a z kolei mniejszy nie uniesie du(cid:285)ego ci(cid:218)(cid:285)aru. Na zdj(cid:218)ciu na nast(cid:218)pnej stronie wida(cid:202)
p(cid:239)atowiec heksakoptera, który kosztuje mniej ni(cid:285) 100 dolarów, ale potrafi ca(cid:239)kiem sporo
ud(cid:283)wign(cid:200)(cid:202). Oczywi(cid:258)cie podzespo(cid:239)y potrzebne do pilotowania takiej bestii mog(cid:200) kosztowa(cid:202) Ci(cid:218)
grubo ponad 3000 dolarów (nie wliczaj(cid:200)c w to akumulatorów).
Silniki i (cid:258)mig(cid:239)a
Silniki i (cid:258)mig(cid:239)a s(cid:200) g(cid:239)ównymi systemami nap(cid:218)dowymi multikoptera. Tak naprawd(cid:218) to w(cid:239)a(cid:258)nie one
odgrywaj(cid:200) decyduj(cid:200)c(cid:200) rol(cid:218). Elementy te poddawane s(cid:200) najwi(cid:218)kszym obci(cid:200)(cid:285)eniom spo(cid:258)ród
wszystkich komponentów multikoptera. Ka(cid:285)dy gram, który d(cid:283)wiga Twój multikopter, spoczy-
wa na (cid:239)opatach (cid:258)migie(cid:239). Mo(cid:285)na wi(cid:218)c stwierdzi(cid:202), (cid:285)e ich wytrzyma(cid:239)o(cid:258)(cid:202) jest nieodzowna.
Im wi(cid:218)ksze s(cid:200) (cid:239)opaty, tym wi(cid:218)ksz(cid:200) si(cid:239)(cid:218) no(cid:258)n(cid:200) generuj(cid:200). Wraz ze wzrostem wielko(cid:258)ci (cid:239)opat ro(cid:258)nie
jednak te(cid:285) nacisk wywierany na piast(cid:218) (cid:258)mig(cid:239)a, a si(cid:239)y je odkszta(cid:239)caj(cid:200)ce staj(cid:200) si(cid:218) coraz wi(cid:218)ksze.
(cid:146)opaty, na których przyoszcz(cid:218)dzisz, od(cid:239)ami(cid:200) si(cid:218), a ca(cid:239)a Twoja inwestycja runie i rozbije si(cid:218)
o ziemi(cid:218).
Poza tym im wi(cid:218)ksze s(cid:200) (cid:239)opaty, tym mocniejszy musi by(cid:202) silnik, aby sprosta(cid:202) momentowi obro-
towemu, który jest wymagany do wprawienia (cid:258)mig(cid:239)a w ruch. Mo(cid:285)e si(cid:218) wydawa(cid:202), (cid:285)e silnik tak
20
Kup książkęPoleć książkę Rozdzia(cid:225) 1. • Czym jest multikopter?
naprawd(cid:218) nie napotyka na wi(cid:218)kszy opór, ale w rzeczywisto(cid:258)ci jest inaczej. Je(cid:258)li (cid:258)mig(cid:239)o porusza
wystarczaj(cid:200)c(cid:200) ilo(cid:258)(cid:202) powietrza, aby unie(cid:258)(cid:202) w gór(cid:218) kilkana(cid:258)cie kilogramów (cid:239)adunku, powstaje przy
tym ca(cid:239)kiem spory opór aerodynamiczny, z którym silnik musi sobie da(cid:202) rad(cid:218). Szybsze silniki
s(cid:200) s(cid:239)absze. Ogromnym zadaniem jest takie dobranie w(cid:239)a(cid:258)ciwych (cid:258)migie(cid:239), silników itd., aby przez
jak najd(cid:239)u(cid:285)szy czas unosi(cid:202) zadany (cid:239)adunek.
Na poni(cid:285)szym rysunku pokazano (cid:258)mig(cid:239)o z w(cid:239)ókna w(cid:218)glowego przymocowane do silnika obra-
caj(cid:200)cego si(cid:218) z pr(cid:218)dko(cid:258)ci(cid:200) 480 RPM (obrotów na minut(cid:218)) na wolt (KV):
21
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
Elektroniczna kontrola pr(cid:218)dko(cid:258)ci
Elektroniczna kontrola pr(cid:218)dko(cid:258)ci (ang. electronic speed control — ESC) to wspania(cid:239)y wyna-
lazek. Dzi(cid:218)ki niej loty multikopterów s(cid:200) w ogóle mo(cid:285)liwe. Silniki elektryczne wymagaj(cid:200) wi(cid:218)k-
szego napi(cid:218)cia podczas rozruchu ni(cid:285) do utrzymywania obrotów przy niskiej pr(cid:218)dko(cid:258)ci. Poza
tym wraz ze wzrostem napi(cid:218)cia ich obroty niekoniecznie rosn(cid:200) proporcjonalnie. ESC mak-
symalizuje napi(cid:218)cie w celu uruchomienia silnika, po czym zmniejsza je, aby utrzyma(cid:202) obroty
na niskim poziomie. Kiedy mocniej wychylisz d(cid:283)wigni(cid:218) przepustnicy, ESC stopniowo przyspieszy
obroty silnika. Ponadto wi(cid:218)kszo(cid:258)(cid:202) uk(cid:239)adów ESC mo(cid:285)na zaprogramowa(cid:202) do pracy zgodnej
z wybranym profilem. Prawdziwy komputerowiec mo(cid:285)e mie(cid:202) (cid:258)wietn(cid:200) zabaw(cid:218) ju(cid:285) podczas
samego tylko konfigurowania tych urz(cid:200)dze(cid:241). Nie pozwól jednak, aby to wszystko Ci(cid:218) znie-
ch(cid:218)ci(cid:239)o. Wi(cid:218)kszo(cid:258)(cid:202) systemów ESC ma wst(cid:218)pnie zaprogramowan(cid:200) konfiguracj(cid:218), dzi(cid:218)ki czemu
mo(cid:285)esz przyst(cid:200)pi(cid:202) do dzia(cid:239)ania bez konieczno(cid:258)ci zag(cid:239)(cid:218)biania si(cid:218) w temat.
Urz(cid:200)dzenia ESC po(cid:258)rednicz(cid:200) mi(cid:218)dzy akumulatorem a silnikiem. Powinny by(cid:202) starannie zgrane
z silnikiem, aby przekaza(cid:202) mu wystarczaj(cid:200)co du(cid:285)o mocy i go nie spali(cid:202). Zamontowanie w multi-
kopterze zbyt s(cid:239)abego ESC mo(cid:285)e prowadzi(cid:202) do wypadków albo nawet po(cid:285)arów. Ka(cid:285)dy silnik
powinien mie(cid:202) w(cid:239)asny uk(cid:239)ad ESC. Na poni(cid:285)szym zdj(cid:218)ciu pokazano sze(cid:258)(cid:202) urz(cid:200)dze(cid:241) ESC przy-
mocowanych do ramy multikoptera.
22
Kup książkęPoleć książkę Rozdzia(cid:225) 1. • Czym jest multikopter?
System sterowania (mózg)
To w(cid:239)a(cid:258)nie tutaj dzieje si(cid:218) ca(cid:239)a magia. Aby multikopter móg(cid:239) lata(cid:202), musz(cid:200) by(cid:202) przeprowadzane
dos(cid:239)ownie dziesi(cid:200)tki tysi(cid:218)cy oblicze(cid:241) na sekund(cid:218) w celu ustalenia, czy Twój pojazd leci w gór(cid:218),
czy w dó(cid:239); czy si(cid:218) przemieszcza, pochyla, czy obraca; a wszystko to podczas sterowania silni-
kami, aby reagowa(cid:202) na pojawiaj(cid:200)ce si(cid:218) si(cid:239)y i zagwarantowa(cid:202) stabilno(cid:258)(cid:202) multikoptera. Istnieje
kilka aspektów systemów sterowania, które warto omówi(cid:202).
Obecnie wi(cid:218)kszo(cid:258)(cid:202) systemów sterowania jest wyposa(cid:285)ona w taki sam zestaw czujników. G(cid:239)ówna
ró(cid:285)nica mi(cid:218)dzy poszczególnymi systemami polega na pr(cid:218)dko(cid:258)ci wykonywania oblicze(cid:241) oraz
algorytmach u(cid:285)ytych w firmware. W(cid:239)a(cid:258)nie tak… firmware. Multikoptery to dos(cid:239)ownie lataj(cid:200)ce
komputery.
Na poni(cid:285)szym zdj(cid:218)ciu mo(cid:285)esz zobaczy(cid:202) trzy g(cid:239)ówne elementy systemu sterowania DJI Woo-
Kong-M (system ten jest od kilku lat standardowym urz(cid:200)dzeniem stosowanym w multikopte-
rach, pos(cid:239)u(cid:285)y on wi(cid:218)c jako nasz przyk(cid:239)ad):
Widoczny na zdj(cid:218)ciu okr(cid:200)g(cid:239)y modu(cid:239) jest anten(cid:200) spe(cid:239)niaj(cid:200)c(cid:200) dwa zadania. Ustala on zarówno
kierunek (za pomoc(cid:200) kompasu), jak i lokalizacj(cid:218) GPS (namierzaj(cid:200)c od 6 do 12 satelitów).
23
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
Dzi(cid:218)ki temu mo(cid:285)e on przesy(cid:239)a(cid:202) bardzo dok(cid:239)adne dane do mózgu, który na ich podstawie wyko-
nuje swoj(cid:200) prac(cid:218).
W innej cz(cid:218)(cid:258)ci fotografii widoczne s(cid:200) dwa szare pude(cid:239)ka. To na dalszym planie jest modu(cid:239)em
czujników. Zawiera ono trzyosiowy akcelerometr oraz (cid:285)yrokompasy u(cid:285)ywane w celu okre(cid:258)lania
tysi(cid:200)ce razy na sekund(cid:218) pochylenia, przechylenia i odchylenia multikoptera. Ponadto znajduje
si(cid:218) w nim barometr stosowany do ustalania wysoko(cid:258)ci. Pude(cid:239)ko na dalszym planie to mózg
odczytuj(cid:200)cy wszystkie informacje oraz polecenia steruj(cid:200)ce (pochodz(cid:200)ce z odbiornika radio-
wego po lewej stronie), porównuj(cid:200)cy je z danymi pochodz(cid:200)cymi z GPS i kompasu w celu
utworzenia obrazu sytuacji, w jakiej znajduje si(cid:218) dron (a tak(cid:285)e tego, co chcesz z nim zrobi(cid:202)),
oraz wysy(cid:239)aj(cid:200)cy polecenia dotycz(cid:200)ce pr(cid:218)dko(cid:258)ci do modu(cid:239)ów ESC (z prawej strony), a w rezulta-
cie do silników, które mog(cid:200) poprawnie i stabilnie nap(cid:218)dza(cid:202) Twój multikopter. Jak ju(cid:285) mówi-
(cid:239)em, to w(cid:239)a(cid:258)nie tu dzieje si(cid:218) magia.
Istniej(cid:200) ponadto dodatkowe urz(cid:200)dzenia, które mog(cid:200) wspó(cid:239)pracowa(cid:202) z systemem sterowania.
Gimbale do kamer mo(cid:285)na podczepi(cid:202) do WooKong-M (i wi(cid:218)kszo(cid:258)ci innych systemów), dzi(cid:218)ki
czemu gdy multikopter pochyli si(cid:218) w czasie lotu, kamera zachowa swoje po(cid:239)o(cid:285)enie. Ponadto
do nadajnika kamery mo(cid:285)na pod(cid:239)(cid:200)czy(cid:202) modu(cid:239) OSD umo(cid:285)liwiaj(cid:200)cy podgl(cid:200)d na przekazywa-
nym z kamery obrazie danych telemetrycznych, w tym poziomu na(cid:239)adowania baterii, po(cid:239)o(cid:285)enia,
wysoko(cid:258)ci itd. Na poni(cid:285)szym zdj(cid:218)ciu pokazano modu(cid:239) lotu autonomicznego. Komunikuje si(cid:218) on
z lec(cid:200)cym multikopterem za pomoc(cid:200) iPada. Mo(cid:285)esz klikn(cid:200)(cid:202) miejsce na mapie w Google Earth…
a multikopter tam poleci. Mo(cid:285)esz nawet wykre(cid:258)la(cid:202) wst(cid:218)pnie zaprogramowane (cid:258)cie(cid:285)ki lotów. Tego
rodzaju dodatkowe urz(cid:200)dzenia mog(cid:200) przeistoczy(cid:202) Twój multikopter w prawdziwego drona.
24
Kup książkęPoleć książkę Rozdzia(cid:225) 1. • Czym jest multikopter?
Gimbal do kamery i nadajniki
Okre(cid:258)lenie gimbal do kamery to szybki sposób na powiedzenie „sprytne urz(cid:200)dzenie, które
utrzymuje kamer(cid:218) w sta(cid:239)ym po(cid:239)o(cid:285)eniu i zmniejsza jej wibracje bez wzgl(cid:218)du na to co, w grani-
cach rozs(cid:200)dku, robi multikopter”. No tak… „gimbal do kamery” jest zdecydowanie krótszy.
Ogólnie rzecz ujmuj(cid:200)c, urz(cid:200)dzenia te s(cid:200) pod(cid:239)(cid:200)czane do systemów sterowania i konfigurowane
przez pilota (czyli Ciebie) w taki sposób, aby dzia(cid:239)a(cid:239)y prawid(cid:239)owo. Gimbale (w ka(cid:285)dym razie te
dobre) nie s(cid:200) tanie. Wraz z ci(cid:218)(cid:285)arem, jaki s(cid:200) w stanie ud(cid:283)wign(cid:200)(cid:202), oraz zakresem ruchów, które
mog(cid:200) wykona(cid:202), ich cena ro(cid:258)nie wyk(cid:239)adniczo. Gimbal pokazany na poni(cid:285)szym zdj(cid:218)ciu mo(cid:285)e
unie(cid:258)(cid:202) cyfrow(cid:200) lustrzank(cid:218) jednoobiektywow(cid:200). Jest produkowany przez Photoship One, a nowy
kosztuje oko(cid:239)o 800 dolarów.
Wa(cid:285)ne jest jeszcze, aby mie(cid:202) dobry nadajnik. Nie s(cid:239)ysza(cid:239)em o (cid:285)adnym kamerzy(cid:258)cie, który kie-
rowa(cid:239) kamer(cid:218) drona w jakim(cid:258) ogólnym kierunku i mia(cid:239) nadziej(cid:218) na zrobienie wspania(cid:239)ych uj(cid:218)(cid:202)
tego, co chcia(cid:239) sfilmowa(cid:202). Nie s(cid:239)ysza(cid:239)em, bo to niedorzeczne, a tak(cid:285)e pierwszy sygna(cid:239) tego, (cid:285)e
wynaj(cid:200)(cid:239)e(cid:258) niew(cid:239)a(cid:258)ciwego pilota. Systemy nadawczo-odbiorcze z regu(cid:239)y nie s(cid:200) drogie i mo(cid:285)esz
oczekiwa(cid:202), (cid:285)e b(cid:218)dzie to jedna z najta(cid:241)szych inwestycji, jakie poczynisz. Mimo wszystko powi-
niene(cid:258) zachowa(cid:202) czujno(cid:258)(cid:202). Je(cid:258)li wybierzesz z(cid:239)y system, mo(cid:285)e on bardzo szybko wysysa(cid:202) energi(cid:218)
z akumulatorów.
25
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
Systemy radiowe
System radiowy stanowi najwa(cid:285)niejszy interfejs mi(cid:218)dzy cz(cid:239)owiekiem a maszyn(cid:200). Wa(cid:285)ny jest
wybór systemu dobrego i w(cid:239)a(cid:258)ciwego dla Ciebie. Przyciski powinny by(cid:202) (cid:239)atwe do odszukania,
a sam system ma by(cid:202) przede wszystkim niezawodny. Nadajniki UKF nale(cid:285)(cid:200) ju(cid:285) do przesz(cid:239)o(cid:258)ci.
Futaba i jej FASST oraz Spektrum/JR (razem z DSMx) wyznaczaj(cid:200) trendy obowi(cid:200)zuj(cid:200)ce obecnie
i w przysz(cid:239)o(cid:258)ci. Nie musisz si(cid:218) ju(cid:285) przejmowa(cid:202) nak(cid:239)adaj(cid:200)cymi si(cid:218) nadajnikami, wywo(cid:239)ywaniem
kana(cid:239)ów i zanikami sygna(cid:239)u. Nadajniki i odbiorniki nowej generacji s(cid:200) parowane cyfrowo, a ich
zasi(cid:218)g propagacji mo(cid:285)na mierzy(cid:202) w kilometrach. Na poni(cid:285)szym rysunku pokazano nadajnik
Spektrum DX7s oraz odbiornik AR-8000 z satelit(cid:200).
Podsumowanie
W rozdziale tym dowiedzieli(cid:258)my si(cid:218), jak lataj(cid:200) multikoptery, oraz uzyskali(cid:258)my ogóln(cid:200) wiedz(cid:218)
o podzespo(cid:239)ach multikoptera. Poznali(cid:258)my ponadto funkcjonowanie ka(cid:285)dego z tych podzespo(cid:239)ów.
W nast(cid:218)pnym rozdziale poznamy gotowe multikoptery. Dowiemy si(cid:218), jak producenci poszcze-
gólnych komponentów zestawiaj(cid:200) je razem i dostosowuj(cid:200) do naszych potrzeb. Poznamy tak(cid:285)e
najbardziej (i najmniej) godnych zaufania producentów, a tak(cid:285)e zobaczymy, dok(cid:200)d zmierzaj(cid:200)
gotowe multikoptery.
26
Kup książkęPoleć książkę Skorowidz
E
efekt
Halla, 55
przewijania migawki, 34, 86
przypowierzchniowy, 80
efekty wizualne, 104
elektroniczna kontrola pr(cid:218)dko(cid:258)ci,
ESC, electronic speed control, 22
F
fiko(cid:239)ek (cid:258)mierci, 29
filmowanie, 34, 92
flip of death, 29
FPV, 51
funkcja Warp Stabilizer, 104
G
gimbale
bezszczotkowe, 52
do kamery, 25, 51
trzyosiowe, 51
GPS, 54
grawitacyjna dylatacja czasu, 55
akcelerometr, 24, 57
akumulator, 48
akumulator LiPo, 48
aluminium, 40
antena, 23
ArduPilot, 59
A
B
bezpiecze(cid:241)stwo, 77
multikoptera, 91
widzów, 90
bezza(cid:239)ogowy system lataj(cid:200)cy, 15
budowa multikoptera, 20
C
ci(cid:218)cie materia(cid:239)u filmowego, 103
czujniki, 66
D
dane telemetryczne, 88
DJI, 59
dostrajanie specyfikacji, 49
dron, 15
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
I
N
IMU, Internal Measurement Unit, 66
interfejs u(cid:285)ytkownika, 60
nadajnik, 25, 88
nadajnik Spektrum DX7s, 26
O
odbiornik, 88
odbiornik AR-8000, 26
odchylenie, 17
orbita 360-stopniowa, 97
orientacja, 57
P
parametr
KV, 44, 45
mAh, 48
perspektywa pierwszej osoby, 51, 85
pilot (cid:258)mierci, 29
pilota(cid:285), 28, 75
p(cid:239)atowiec, 20, 63
pochylenie, 17, 20
pod(cid:239)(cid:200)czanie silników bezszczotkowych, 65
podzespo(cid:239)y, 37, 61
podzespo(cid:239)y systemu FPV, 85
pomiar wysoko(cid:258)ci, 56
porady, 29
postprocessing, 103
prezentacja danych, 87
procesor, 58
program
Adobe Premiere Pro CC 2014, 103
WooKong, 68
programowanie multikoptera, 68
przechylenie, 17, 20
przeloty, 96
przygotowania do lotu, 78
psi bieg, 56
R
recenzje, 29
redundancja, 38
rozmieszczenie czujników, 66
ruchy kamery, 93
K
kalibracja
akumulatorów, 79
sprz(cid:218)tu RC, 70
kalkulator, 39
kamera, 35, 86, 93
kamera GoPro, 34
karta
Mounting, 69, 70
RC, 70
kawitacja, 43
klejenie w(cid:239)ókna w(cid:218)glowego, 40
kompas, 55
konfiguracja
akumulatorów, 72
silników, 69, 71
kontrolowanie
odchylenia, 17
pochylenia, 20
przechylenia, 20
koszt podzespo(cid:239)ów, 61
kwadrokopter, 75
L
latanie, 77, 80, 89
lista cz(cid:218)(cid:258)ci, 61
loty
autonomiczne, 100
kalibracyjne, 77
we wn(cid:218)trzach, 98
M
magistrala CAN, 66
materia(cid:239) filmowy, 103
modu(cid:239)
ESC, 46
GPS, 67
OSD, 24
z czujnikami, 66
monta(cid:285), 63
multikopter, 15
110
Kup książkęPoleć książkę S
W
Skorowidz
silnik, 20, 43
bezszczotkowy, 44
dwudziestobiegunowy, 45
si(cid:239)a no(cid:258)na, 17
sk(cid:239)adanie p(cid:239)atowca, 63
spo(cid:239)eczno(cid:258)ci internetowe, 30
stabilno(cid:258)(cid:202), 38
sta(cid:239)y kierunek lotu, 19
sterowanie, 23, 53
strugi za(cid:258)mig(cid:239)owe, 83
symulator, 75
system
FPV, 85
radiowy, 26
sterowania, 23, 53
systemy gotowe, 27
waga, 42
widok kamery, 85
wir toaletowy, 55
wirniki, 38
w(cid:239)ókno w(cid:218)glowe, 40
wybór podzespo(cid:239)ów, 37
akumulatora, 48
modu(cid:239)u ESC, 46
p(cid:239)atowca, 39
silnika, 43
systemu sterowania, 58
(cid:258)migie(cid:239), 42
wysoko(cid:258)(cid:202), 56
wy(cid:258)wietlacz przezierny, 87
wy(cid:258)wietlacze wideo, 89
(cid:258)mig(cid:239)a, 20, 42
triangulacja, 54
(cid:165)
T
U
uj(cid:218)cia
z kranu, 94
z orbity, 96
z wózka, 94
uk(cid:239)ad BEC, 47
urz(cid:200)dzenia ESC, 22
uzbrajanie, 80
X-Aircraft, 58
X
Z
zakup gotowego systemu, 27
zasilanie, 48
(cid:191)
(cid:285)yrokompas, 24
111
Kup książkęPoleć książkę Drony. Wprowadzenie
112
Kup książkęPoleć książkę
Pobierz darmowy fragment (pdf)
