Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00185 004041 12914628 na godz. na dobę w sumie
Make: Drony dla początkujących - ebook/pdf
Make: Drony dla początkujących - ebook/pdf
Autor: , Liczba stron: 190
Wydawca: Promise Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-7541-222-2 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> poradniki >> zdrowie
Porównaj ceny (książka, ebook, audiobook).

Drony dla początkujących
Konstrukcja i dostosowanie własnego quadcoptera
Terry Kilby, Belinda Kilby
Chciałbyś zbudować coś, co potrafi latać? Co sądzisz o latającym robocie? Z tej książki dowiesz się, jak działają drony, jak rozwiązać niektóre inżynierskie wyzwania związane z ich konstruowaniem i jak zbudować swój własny czterowirnikowy śmigłowiec, którego można modyfikować, dostosowywać i oczywiście latać nim. Twój dron stanie się twoimi oczami na niebie i w miejscach, do których człowiek nigdy nie zdoła zajrzeć mniejszy może więcej!

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Terry Kilby Belinda Kilby Make: Drony dla początkujących Przekład: Maria Chaniewska APN Promise 2016 ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Make: Drony dla początkujących Polish edition copyright © 2016 APN PROMISE SA Authorized Polish translation of English edition of Make: Getting Started with Drones, ISBN: 978-1-457-18330-0 Copyright © 2016 Elevated Element, LLC. All rights reserved. This translation is published and sold by permission of O’Reilly Media, Inc., which owns or controls all rights to publish and sell the same. APN PROMISE SA, biuro: ul. Kryniczna 2, 03-934 Warszawa tel. +48 22 35 51 600, fax +48 22 35 51 699 e-mail: mspress@promise.pl Wszystkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej książki nie może być powielana ani rozpowszechniana w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób (elektroniczny, mechaniczny), włącznie z fotokopiowaniem, nagrywaniem na taśmy lub przy użyciu innych systemów bez pisemnej zgody wydawcy. Wszystkie wymienione w książce nazwy mogą być znakami towarowymi lub zarejestrowanymi znakami towarowymi ich odnośnych właścicieli i zostały użyte tylko w celach identyfikacyjnych. APN PROMISE SA dołożyła wszelkich starań, aby zapewnić najwyższą jakość tej publikacji. Jednakże nikomu nie udziela się rękojmi ani gwarancji. APN PROMISE SA nie jest w żadnym wypadku odpowiedzialna za jakiekolwiek szkody będące następstwem korzystania z informacji zawartych w niniejszej publikacji, nawet jeśli APN PROMISE została powiadomiona o możliwości wystąpienia szkód. ISBN: 978-83-7541-162-1 Projekt graficzny okładki: Brian Jepson Ilustracje: Rebecca Demarest Przekład: Maria Chaniewska Korekta: Ewa Swędrowska Skład i łamanie: MAWart Marek Włodarz ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Spis treści Przedmowa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii 1 Wstęp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Kilka defi nicji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Dla kogo jest ta książka?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Społeczność użytkowników dronów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Krótka historia lotów autonomicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Sterowany radiowo model samolotu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Nadejście mikrochipów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Technologia dronów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Wprowadzenie systemu GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Smartfon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Mały kontroler lotu – autopilot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Zasady lotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Siła ciężkości/grawitacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Siła nośna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Siła oporu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Siła ciągu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Manewrowanie lotem: ruchy statku powietrznego odwzorowane na drążku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Przepustnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Odchylenie/sterowanie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Pochylenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Przechylenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2 Kadłub. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Czym jest kadłub? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Ciągi wektorowane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Projekty statków powietrznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Materiały . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Utrzymanie równowagi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Budowanie kadłuba Little Dipper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== iii Alternatywne opcje ram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Instrukcje budowania krok po kroku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Krok 1: instalacja separatorów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Krok 2: kończenie składania ramy brudnej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Krok 3: składanie ramy czystej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Krok 4: łączenie dwóch podram ze sobą . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3 Układ napędowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Śmigła . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Kierunek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Rozmiar i skok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Wyważanie śmigieł. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Silniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Rozmiary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Wartość kV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Łączenie z właściwymi śmigłami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Całkowita siła nośna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Elektroniczne kontrolery prędkości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Bateria lotnicza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Instrukcje budowania krok po kroku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Krok 1: montaż płyty dystrybucji mocy (PDB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Krok 2: lutowanie złączy typu bullet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Krok 3: montaż kontrolerów prędkości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Krok 4: lutowanie źródła zasilania. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Krok 5: montaż silników bezszczotkowych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Krok 6: podłączanie silników bezszczotkowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Krok 7: sprzątanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Podsumowanie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4 Kontroler lotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Co to jest kontroler lotu? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Rozwiązania otwarte a zamknięte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Czujniki. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Charakterystyki lotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Oprogramowanie towarzyszące . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Instrukcje budowania krok po kroku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Krok 1: montaż kontrolera lotu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Krok 2: przyłączanie kabli do wyjścia kontrolera lotu . . . . . . . . . . . . . . 77 Krok 3: łączenie dwóch podram ze sobą . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Podsumowanie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 iv Make: Drony dla początkujących ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 5 GPS, kompas i monitor baterii. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 GPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Tryby lotu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Kompas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Monitor baterii. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Instrukcje budowania krok po kroku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Krok 1: montaż bloku GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Krok 2: łączenie GPS i kompasu z APM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Krok 3: instalacja monitora baterii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Podsumowanie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 6 Nadajnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Co to jest nadajnik? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Najczęstsze pasma częstotliwości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Różne tryby na całym świecie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Modulacja PWM a PPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Instrukcje budowania krok po kroku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 Krok 1: rozpoznawanie potrzeb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 Krok 2: montowanie odbiornika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101 Krok 3: podłączanie odbiornika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102 7 Radia telemetryczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 Oprogramowanie monitorujące i sterujące. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 Instrukcje budowania krok po kroku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 Krok 1: montaż naziemnej stacji radiowej. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 Krok 2: przygotowanie radia statku powietrznego do montażu. . .105 Krok 3: podłączanie radia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107 Krok 4: montaż radia statku powietrznego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107 8 Kamera i sprzęt FPV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109 Popularne kamery do dronów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109 Aparaty mikro 4:3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 Kamera Mobius ActionCam. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 Widok FPV dla transmisji strumieniowej na żywo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112 Instrukcje budowania krok po kroku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114 Krok 1: mocowanie elementów montażowych kamery . . . . . . . . . . .114 Krok 2: mocowanie płyty izolującej wibracje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116 Krok 3: Umieszczanie kamery w uchwycie montażowym. . . . . . . . .117 9 Konfi guracja kontrolera ArduPilot Mega (APM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119 Instrukcje budowania krok po kroku. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119 Krok 1: aktualizacja oprogramowania układowego . . . . . . . . . . . . . . .119 ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Spis treści v Krok 2: podłączanie i obowiązkowa konfi guracja. . . . . . . . . . . . . . . . .124 Krok 3: opcjonalny sprzęt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135 Tryby lotu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138 Strefa Geo Fence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139 Podstawowe strojenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139 Rozszerzone strojenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140 Parametry standardowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141 Dane lotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142 Plan lotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143 10 Bezpieczny i odpowiedzialny lot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 Bezpieczeństwo ponad wszystko. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 Szkolenia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 Zasoby. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148 Ważne łącza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148 Najważniejsze zasady bezpieczeństwa lotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149 Loty w trybie FPV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 Kiedy i gdzie latać . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 Lista kontrolna przed lotem i informacje w dzienniku lotu . . . . . . . . . . .152 Inspekcja statku powietrznego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154 Dzienniki lotów i konserwacji. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154 Prawa i regulacje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155 11 Zastosowania w świecie rzeczywistym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157 Dobroczynne drony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157 Fotografi a lotnicza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157 Kartografi a i geodezja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159 Rolnictwo precyzyjne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160 Poszukiwania i ratownictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161 Inspekcja infrastruktury . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162 Ochrona przyrody. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164 12 Rozszerzanie możliwości drona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165 Dodawanie kamery i możliwości widoku FPV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165 Zbieranie większej ilości danych za pomocą innych czujników. . . . . . . .167 Zmieniamy prędkość: do startu, gotowi, start!. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168 Zwiększanie czasu lotów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170 Rozwiązywanie problemów w społeczności dronów. . . . . . . . . . . . . . . . . .170 Dziękujemy!. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171 O autorach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176 Indeks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177 vi Make: Drony dla początkujących ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Przedmowa Nazywamy się Belinda i Terry Kilby. Jesteśmy entuzjastami dronów, fotogra- fami lotniczymi, majsterkowiczami, szkoleniowcami i zespołem mąż–żona. Łącząc swoje życia, połączyliśmy także siły i  pasje dotyczące technologii i sztuki. Od roku 2010 w naszej fi rmie Elevated Element projektujemy i budu- jemy małe bezzałogowe statki powietrzne (UAV), które służą do artystycznej i  praktycznej fotografi i lotniczej. Jako pionierzy staliśmy się nieofi cjalnymi rzecznikami technologii UAV dla mediów w naszym regionie. Możemy repre- zentować konstruktorów i użytkowników dronów z perspektywy artystycznej i innowacyjnej, ponieważ nieustannie nadążamy za udoskonaleniami sprzętu, oprogramowania i nowinkami dotyczącymi dronów. Poprzednia książka na ten temat Jesienią roku 2013 wydaliśmy książkę Drone Art: Baltimore, pierwszy album fotografi i wykonanych tylko przy użyciu małych, samodzielnie budowanych pojazdów UAV. Wprowadzenie zawiera opis początków naszej działalności oraz rozwoju sprzętu i sztuki. Zdjęcia są prezentowane chronologicznie, aby pokazać postęp jakości w miarę doskonalenia technik konstrukcji, sterowa- nia lotem i fotografowania. Premiera książki, którą zaaranżowaliśmy w Offi ce of Promotions and the Arts w Baltimore, odbyła się na wystawie Baltimore World Trade Center, na piętrze widokowym o nazwie „Top of the World”. Lokalizacja była doskonała, ponieważ perspektywa z okien na 27 piętrze przy- pominała tematy prezentowane w naszej pracy: widok z lotu ptaka. Cel książki Celem tej książki jest przekazanie wiedzy dotyczącej robotyki powietrz- nej na przykładzie budowy quadcoptera klasy 300 o  nazwie Little Dipper. Instrukcje krok po kroku i porady zawarte w tej książce pozwolą dowiedzieć się, jak działają quadcoptery i jak rozwiązywać niektóre związane z nimi za- gadnienia inżynierskie. W miarę możliwości będziemy także sugerować al- ternatywne opcje do wypróbowania lub porównywać części, pozwalając na ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== vii dokonanie samodzielnego wyboru. Bez względu na to, czy zdecydujesz się na budowę quadcoptera, czy octocoptera, przedstawione koncepcje będą miały zastosowanie. Projekt Little Dipper jest otwarty, a pliki projektu można pobrać ze strony http://gettingstartedwithdrones.com/little-dipper-build/. Alternatywnie moż- na zamówić pełen zestaw Little Dipper z  całym sprzętem z  witryny www. MakerShed.com. Jak używać tej książki Każdy rozdział tej książki obejmuje porcję informacji na temat tech- nologii bezzałogowych statków powietrznych. Mamy tu m.in. rozdział dotyczący różnorodnych typów kadłubów (ram) i inny, prezentujący sposoby użycia systemu GPS (Global Positioning System) do wspoma- gania lotu. Świadomie dołożyliśmy starań, aby poruszyć jak najwięcej tematów, ale nadal jest to książka dla początkujących, a nie pełna en- cyklopedia dotycząca statków UAV. Jeśli ta technologia jest dla Ciebie nowością, zyskasz wiele informacji do przetrawienia. Jeśli znasz się już na dronach, zapewniamy, że nadal znajdziesz smakowite kąski, o które warto uzupełnić bazę wiedzy. Po przeczytaniu pierwszego rozdziału możesz zacząć zauważać wy- łaniający się ważny wzorzec: większość rozdziałów składa się z wstępnej części teoretycznej oraz instrukcji budowania krok po kroku naszego przykładu. Nie ma znaczenia, czy budujesz pokazany w tej książce sta- tek powietrzny, część teoretyczna każdego rozdziału będzie dotyczyć prawie dowolnego typu drona – od małych quadcopterów klasy 250 do olbrzymich octokopterów klasy 1 000. Jeśli nie budujesz równolegle naszej konstrukcji demonstracyjnej, możesz pominąć instrukcje budo- wania i wchłonąć możliwie najwięcej teorii. Bez względu na to, czy jesteś doświadczonym pilotem dronów, czy początkującym hobbystą, myślimy, że każdy skorzysta z części te- oretycznych poszczególnych rozdziałów. Zalecamy przeczytanie ich wszystkich. Jeśli równolegle wykonujesz przykładową konstrukcję, mo- żesz swobodnie budować z marszu albo przeczytać najpierw całą teorię, a po zakończeniu wrócić i zacząć budowanie. Dokładne zrozumienie ujętej teorii może tylko pomóc, gdy nadejdzie czas budowania statku powietrznego. viii Make: Drony dla początkujących ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Nie zrażaj się niepowodzeniami. Każdy popełnia błędy. Ważne jest tylko, aby nieustannie próbować, działać i majsterkować. Robotyka powietrzna polega na praktycznym rozwiązywaniu rzeczywistych problemów metodą prób i błę- dów, a w końcu ciężko zdobytą mądrością. Najmniejsza różnica rozłożenia ciężaru lub zmiana prędkości może oznaczać sukces lub katastrofę. Konwencje użyte w tej książce W książce używamy następujących konwencji typografi cznych: Kursywa Wskazuje nowe terminy oraz adresy URL i e-mail. Ten element oznacza ogólną notatkę, wskazówkę lub sugestię. Ten element wskazuje ostrzeżenie lub przestrogę. Kontakt z nami Komentarze i pytania dotyczące tej książki można przesyłać do wydawcy: Make: 1160 Battery Street East, Suite 125 San Francisco, CA 94111 877-306-6253 (w USA i Kanadzie) 707-639-1355 (międzynarodowo lub lokalnie) Mamy stronę internetową dotyczącą tej książki, która zawiera erratę, przy- kłady i  inne dodatkowe informacje. Jest dostępna pod adresem http://bit. ly/gs_w_drones. ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Przedmowa ix ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 1 Wstęp Kilka defi nicji Jeśli choć trochę zdajesz sobie sprawę z tego, co się dzieje na świecie, praw- dopodobnie masz świadomość, jak często słowo dron występuje w  wiado- mościach. W wielu nagłówkach na temat dronów termin ten jest używany do opisu szerokiej gamy statków powietrznych – od małych zdalnie sterowanych zabawek przez autonomiczne roboty latające do pełnowymiarowych uzbrojo- nych modeli obserwacyjnych do zastosowań militarnych. Wynika to z różnych defi nicji słowa dron w różnych źródłach. Gdzie dokładnie leży granica, czyli co sprawia, że dron jest dronem? Zacznijmy od podstawowej defi nicji. Defi nicja terminu dron w słowniku Merriam-Webster to: bezzałogowy statek powietrzny sterowany zdalnie lub za pomocą kompu- terów pokładowych Ta defi nicja prezentuje bardzo szerokie znaczenie tego słowa, co wpływa na zbytnie uogólnienie i niedoinformowanie, które widzimy w raportach me- dialnych na temat konkretnych typów bezzałogowych statków powietrznych. Bądźmy bardziej dokładni. Terry uważa, że granica między statkiem powietrz- nym sterowanym radiowo (RC) a dronami leży we wprowadzeniu systemu GPS i autopilotów. Gdy statek powietrzny ma zdolność samodzielnego piloto- wania, choćby w celu utrzymywania stałej pozycji, jest jego zdaniem dronem. W tej książce używamy następujących konwencji: Dron Bezzałogowy pojazd powietrzny sterowany autonomicznie przy użyciu GPS. Zdalnie sterowany statek powietrzny (RPA – Remotely Piloted Aircraft) Model statku powietrznego, którego lot jest sterowany przez pilota na zie- mi przy użyciu nadajnika radiowego lub innego sprzętu komputerowego. ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 1 Bezzałogowy statek powietrzny (UAV – Unmanned Aerial Vehicle) Statek powietrzny, którego lot może być sterowany zdalnie przez pilota lub kontrolowany autonomicznie przy użyciu oprogramowania kompute- rowego i GPS. Małe bezzałogowe systemy lotnicze (sUAS – Small Unmanned Aerial Systems) Wszystkie powiązane procesy biorące udział w bezzałogowej technologii powietrznej. Czy nam się to podoba, czy nie, słowo dron będzie nadal używane w rozle- głym zakresie. Przyjmujemy to słowo i zmierzamy ułatwić zmianę negatyw- nych konotacji, pokazując korzystne zastosowania technologii małych statków UAV. Mając to na uwadze, rozszerzamy naszą wiedzę, aby łatwiej poruszać się w szale medialnym spowodowanym manią dronów. Podczas gdy Federalna Administracja Lotnictwa USA próbuje ustalić wyczerpujące przepisy doty- czące użycia komercyjnego małych statków UAV, sami staramy się, aby nasze dążenia powietrzne były możliwie najbardziej odpowiedzialne i bezpieczne. Dla kogo jest ta książka? Ta  książka jest zbiorem instrukcji (z  dodatkowymi sugestiami po drodze) budowy autonomicznego quadcoptera. Ogólne zrozumienie koncepcji zwią- zanych z  robotyką i  elektroniką znacznie ułatwia konstruowanie robotów powietrznych. Pomocna jest także znajomość podstawowych narzędzi i przy- rządów, w tym lutownicy, aby osiągnąć długofalowy sukces w projektowaniu własnych małych statków UAV. Jeśli jesteś majsterkowiczem i lubisz wytrwale rozwiązywać problemy me- todą prób i błędów podczas budowania czegoś, robotyka powietrzna będzie dla Ciebie źródłem radości. Możliwości zbudowania latającego robota oraz oglądania widoków z całkowicie nowych perspektyw są warte czasu i wysiłku. Społeczność użytkowników dronów Czasami droga do sukcesu w przezwyciężaniu problemów polega na znajo- mości właściwych pytań, które możemy komuś zadać. Nawiązywanie kon- taktów z ludźmi, którzy podzielają zainteresowanie robotami powietrznymi, jest bezcennym źródłem pomocy w namierzaniu problemów i znajdowaniu rozwiązań. Fora online są cudownym sposobem, aby poznawać sposoby roz- wiązywania podobnych problemów przez inne osoby. Jedną z ulubionych wi- tryn Terry’iego jest MultiRotorForums.com. Uczestnicy tego forum niezwykle 2 Make: Drony dla początkujących ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== życzliwie dzielą się swoim doświadczeniem i spostrzeżeniami dotyczącymi budowy małych statków UAV. Być może w Twojej okolicy jest również zorganizowana grupa entuzjastów UAV lub klub modelarstwa lotniczego. Zapewne na ich spotkaniach mile wi- dziane są nowe twarze. Spróbuj poszukać na witrynie Meetup.com grup użyt- kowników dronów (znowu to słowo). Innym miejscem, gdzie warto zajrzeć, jest Academy of Model Aeronautics (http://www.modelaircraft .org/). AMA to  największe na świecie stowarzyszenie lotnicze działające od 1936 roku. Mamy wspaniałe grupy tutaj w Baltimore i rejonie Waszyngtonu, które mają duży wkład w udostępnienie technologii UAV w naszym regionie. Naprawdę doceniamy każdego, kto pomaga nam utrzymać tę pasję. Stowarzyszenie AMA udostępnia wspaniały dokument PDF zawierający praktyczne wskazówki (http://bit.ly/ama_afsc_guidelines) dotyczące bez- piecznych i odpowiedzialnych lotów. Krótka historia lotów autonomicznych Najważniejsze wynalazki, które w naszej opinii wpłynęły najbardziej na tech- nologię dronów, obejmują sterowane radiowo modele samolotów, mikrochi- py, GPS, Internet oraz smartfony. Przyjrzyjmy się im. Sterowany radiowo model samolotu W  roku 1937 Ross Hull i  Clinton DeSoto, należący do stowarzyszenia American Radio Relay League, dokonali pierwszej publicznej demonstracji lotów sterowanych zdalnie. Latem i jesienią roku 1937 zaprojektowali i zbudo- wali szybowce o rozpiętości skrzydeł 13 stóp (prawie 4 m), odbywając ponad 100 pomyślnych sterowanych radiowo lotów w Hartford w stanie Connecticut. W tym czasie Hull nadał tempo domowemu projektowaniu aparatury radio- wej. Zwiększył wydajność nadajnika, skracając fale nośne, i jako pierwszy opi- sał znacznie lżejszy, jednolampowy odbiornik dla modeli lotniczych. Bracia bliźniacy Walter i William Good zdobyli pierwsze miejsca w latach 1940 i 1947 na mistrzostwach US National Aeromodeling Championships. Ich ikoniczny sterowany radiowo model samolotu o nazwie Guff jest obecnie własnością muzeum Smithsonian National Air and Space Museum (patrz rysunek 1-1). ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 1 Wstęp 3 Rysunek 1-1. Sterowany radiowo samolot Guff braci Good. Nadejście mikrochipów W lecie 1958 roku Jack Kilby – nowy pracownik Texas Instruments i mło- dy wówczas wynalazca – zrewolucjonizował branżę elektroniczną wynalaz- kiem układu scalonego. Ten prekursor mikrochipu składał się z tranzystora i innych komponentów na cienkim kawałku germanu o wymiarach 7/16 × 1/16 cala. Wiedząc, że wiele komponentów elektronicznych, takich jak pasywne oporniki i kondensatory, można zrobić z tego samego materiału jako aktywne tranzystory, Kilby stwierdził, że można wykonywać ich konfi guracje w formie kompletnego obwodu. Wiele urządzeń elektronicznych używanych obecnie nie byłoby możliwych bez małego chipa Kilby iego. Zmienił on komputery zajmujące pokój w mikrokomputery sprzedawane obecnie. Technologia dronów W pewnym momencie modelarstwo lotnicze osiągnęło maksymalny poziom, jaki mogły wnieść projekt sprzętowy, sygnały radiowe i impulsy elektroniczne. Aby pójść dalej, konieczna była implementacja mniej namacalnych technolo- gii, które objęły inteligentną komunikację i sterowanie. 4 Make: Drony dla początkujących ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Wprowadzenie systemu GPS Ofi cjalna witryna GPS.gov (http://www.gps.gov/) opisuje system GPS w na- stępujący sposób: Global Positioning System (GPS) to narzędzie własności USA, które do- starcza użytkownikom usługi pozycjonowania, nawigacji i czasu. System składa się z trzech segmentów: kosmicznego (sieci satelitów), sterowania oraz użytkownika. Siły powietrzne USA rozwijają i utrzymują segment kosmiczny i sterowania oraz operują nimi. Należące do systemu 36 satelitów stale nadaje strumień zakodowanych czaso- wo i geografi cznych danych do użytkowników na Ziemi. Dowolne urządzenie z odbiornikiem GPS może użyć danych z dowolnych czterech satelitów (tzw. fi x), aby obliczać swoją lokalizację względem tych satelitów. Utrzymywanie niezakłóconej linii łączności z  satelitami GPS jest kluczowe, a  dokładność wzrasta, gdy łączymy się z więcej niż czterema satelitami. Z powodu wymaga- nia linii łączności czasami może być trudne uzyskanie wiarygodnych danych GPS w pomieszczeniach. Omówimy, jak to wpływa na loty dronów w po- mieszczeniach w rozdziale 5. Więcej informacji o GPS Dodatkowe szczegóły można znaleźć na następujących stronach: • „How GPS Works” (http://bit.ly/gps_ed_poster) (w języku angielskim); • „GPS Applications” (http://bit.ly/gps_apps) (j.w.); • http://www.technologiagps.org.pl/ (w języku polskim). Internet Osobiste, cywilne drony nie byłyby dziś tak popularne bez Internetu. Sklepy internetowe, media społecznościowe i forma pozwalają ludziom ciągle wy- mieniać się informacjami i uczyć się od osób w dowolnym miejscu na świecie. Terry doszedł do budowy swojego początkowego quadcoptera, obserwując projekty innych osób i zadając pytania online. Wraz ze wzrostem inteligencji statków UAV coraz większą rolę będzie odgrywać Internet w przyszłych za- stosowaniach dronów. ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 1 Wstęp 5 Smartfon Przy rozwoju możliwości znacznego zmniejszania rozmiarów procesorów komputerowych i czujników było tylko kwestią czasu, aż ktoś wpadnie na po- mysł użycia smartfona wewnątrz modelu statku powietrznego. Gdy obracamy smartfonem, orientacja interfejsu zmienia kierunek. Te same czujniki mogą być używane do kontrolowania małego drona. Jako inżynier oprogramowania mobilnego, Terry znał się na programowaniu aplikacji mobilnych i możliwoś- ciach systemów operacyjnych smartfonów. Obecnie pracuje nad wieloma róż- nymi aplikacjami do mapowania przestrzeni wokół drona. Mały kontroler lotu – autopilot Wszystkie te rzeczy – GPS, Internet i smartfon – prowadzą do kontrolera lotu, czyli mózgu drona. Cywilne autopiloty zaczęły się pojawiać na hobbystycz- nych multicopterach pod koniec pierwszego dziesięciolecia XXI w. Wczesne jednostki z funkcją GPS pochodziły od niemieckiej fi rmy MikroKopter, a na- stępnie zostały skopiowane przez kilka fi rm chińskich. Mniej więcej w tym samym czasie powstało kilka projektów open source, takich jak MultiWii (http://www.multiwii.com/), Ardupilot (http://ardupilot.com/) i Open Pilot (https://www.openpilot.org/). Nazwa MultiWii pochodzi od interesującego faktu, że pierwsze jednostki były wykonane z czujników zhakowanych z kon- trolera Nintendo Wii. Ardupilot, jak łatwo zgadnąć, został tak nazwany, po- nieważ oryginalnie był oparty na Arduino. Dzisiaj małe autopiloty przeszły długą drogę i  mają wiele zaawansowa- nych funkcji, takich jak loty autonomiczne, powrót do bazy i śledzenie. Wiele z  tych funkcji było dostępnych tylko w  modelach z  górnej półki zaledwie parę lat temu. Możemy w  ten sposób zaobserwować, jak szybko ewoluuje ta technologia. Czujniki autopilota potrzebne do kontroli lotu Następujące czujniki, chociaż nie są nowością, są w końcu wystarczająco małe i lekkie, aby można było ich używać autopilotach UAV: Magnetometr Cyfrowy kompas 6 Make: Drony dla początkujących ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Żyroskop Mierzy prędkość kątową Akcelerometr Mierzy wielkość i kierunek przyśpieszenia Czujnik ciśnienia Oblicza wysokość, mierząc ciśnienie atmosferyczne Te czujniki w połączeniu tworzą jednostkę nawigacji inercyjnej IMU (Inertial Measurement Unit). Zasady lotu Mechanika lotu składa się z paru prostych reguł ze złożonymi interakcjami. Aby je zrozumieć dobrze, nie zaszkodzi poświęcić trochę czasu na przypo- mnienie praw fi zyki Newtona. Gdy mówimy o sile, mamy na myśli proste pchanie lub ciągnięcie. Jeśli siły działające na obiekt się równoważą – pchanie w jednym kierunku spotyka się z pchaniem w przeciwnym kierunku – obiekt jest w stanie stabilnym. Jeśli siły się nie równoważą, obiekt przyspiesza w kierunku działania większej siły. Siła ciężkości/grawitacja Siła ciężkości to siła działająca na obiekt, spowodowana przez grawitację. Sama siła jest również czasami nazywana grawitacją. Aby coś latało, a nawet się uno- siło, musi w jakiś sposób ciągle równoważyć lub przewyższać siłę grawitacji (za chwilę zobaczymy, jak to działa). Grawitacja jest nieustająca – nawet chwilowa utrata przeciwdziałającej siły może spowodować rozbicie statku powietrznego na ziemi. Z jedną interesującą cechą dotyczącą grawitacji będziemy mieć do czynienia w całej tej książce: chociaż siła grawitacji jest rozproszona po całym statku powietrznym, jeden jego punkt – nazywany środkiem ciężkości – ma największy wpływ na zdolność latania. Siła nośna Siła nośna, przeciwieństwo siły ciężkości, to aerodynamiczna siła, która utrzy- muje statek powietrzny w powietrzu (patrz rysunek 1-2). W przypadku sa- molotów ze skrzydłami siła nośna pochodzi z ruchu powietrza przez kształty ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 1 Wstęp 7 profi lu lotniczego skrzydła lub śmigła. Ruch powietrza powyżej profi lu lotni- czego odbywa się szybciej i dlatego ma mniejsze ciśnienie. Wolniej przemiesz- czające się powietrze pod skrzydłem ma większe ciśnienie. Dzięki niższemu ciśnieniu powyżej skrzydła samolot lub helikopter jest dosłownie zasysany do nieba. W celu unoszenia lub lotu na jednym poziomie siła nośna musi być równoważna sile ciężkości, a w przypadku wznoszenia siła nośna musi być większa od siły ciężkości. Siła nośna Siła nośna Duża prędość – niskie ciśnienie Duża prędość – niskie ciśnienie Mniejsza prędość – niższe ciśnienie Mniejsza prędość – niższe ciśnienie Rysunek 1-2. Gdy profi l lotniczy przesuwa się przez powietrze, wytwarza siłę nośną. Siła oporu Czy zdarzyło Ci się wystawić rękę z okna jadącego samochodu przy ładnej po- godzie? Odczuwana siła pchająca wstecz jest wspaniałym przykładem siły opo- ru. Obiekt, który porusza się przez atmosferę z dowolną prędkością, będzie doświadczał pewnego poziomu siły oporu, a ta siła zwiększa się z prędkością obiektu. Siła oporu jest powodem, dla którego samoloty, lokomotywy i samo- chody sportowe mają gładkie opływowe kształty. To usprawnienie pozwala powietrzu przepływać bardziej czysto wokół pojazdu, zmniejszając siłę oporu i zwiększając sprawność pojazdu. Również ze względu na siłę oporu samoloty chowają swoje podwozie po starcie. Siła ciągu Siła ciągu lotu jest siłą mechaniczną, która porusza statek powietrzny przez powietrze. Ruch musi być tworzony w pewien sposób przez silniki ze śmigła- mi, silniki odrzutowe, mięśnie (w przypadku ptaków, które potrafi ą fruwać) lub dowolny inny system napędowy. Jeśli siła ciągu jest większa niż siła oporu, statek powietrzny zwiększa prędkość. Siła ciągu musi równoważyć siłę ciężko- ści i przewyższać siłę oporu. 8 Make: Drony dla początkujących ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== Rysunek 1-3 ilustruje cztery siły lotu. Siła Siła nośna nośna OpórOpór CiągCiąg Grawitacja Grawitacja Rysunek 1-3. Samolot z pokazanymi siłami wpływającymi na lot. Manewrowanie lotem: ruchy statku powietrznego odwzorowane na drążku Do sterowania statkami UAV przeważnie używa się standardowych 6-kanało- wych (minimalnie) nadajników radiowych, które przypominają układy zdalne- go sterowania stosowane od lat do modeli samolotów. Układy te zawierają dwa główne drążki, które poruszają się do przodu i do tyłu oraz w lewo i w prawo. W zależności od modelu mogą mieć także pewną kombinację przełączników, pokręteł i suwaków. Każdy z tych mechanizmów wejściowych zajmuje jeden kanał radia. Dwa główne drążki są najbardziej ważnymi kontrolerami i zajmują razem cztery kanały, po jednym dla każdej osi, po której drążek może się poruszać. Poza głównymi drążkami, zawsze potrzebny jest co najmniej jeden kanał do kontrolowana ustawień trybu lotu statku powietrznego. Innym powszechnie wymaganym kanałem jest kanał obsługujący funkcję powrotu do bazy RTH (Return to Home). Oba te kanały są przypisane do przełącznika i kontrolowa- ne przez niego. Funkcję RTH i tryby lotu opiszemy szczegółowo dalej w tej książce. Teraz przyjrzyjmy się dokładniej kanałom sterowanym przez dwa główne drążki (patrz rysunki 1-4 i 1-5). ##7#52#aSUZPUk1BVC1WaXJ0dWFsbw== 1 Wstęp 9
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Make: Drony dla początkujących
Autor:
,

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: