Дрон своими руками: Урок 1. Терминология.

Дрон своими руками: Урок 1. Терминология.

Содержание

Введение

Предлагаем вашему вниманию серию учебных пособий предназначенных для того, чтобы помочь начинающему энтузиасту понять развивающееся беспилотное направление и сориентировать его в процессе создания собственного БПЛА с использованием готовых деталей. Используемая терминология и определения предназначены для того, чтобы дать читателю понимание каждого термина, а не его словарного определения. Несмотря на то, что многие слова могут иметь несколько значений, определение каждого используется в контексте БПЛА/Дроны.

Терминология

Типы

RTF (Ready to Fly/Готов к полёту) — беспилотник, который доходит до пользователя в полностью собранном виде со всеми необходимыми деталями. Просто зарядите аккумулятор и летите!

BNF (Bind and Fly/Привяжи и лети) — беспилотник поставляется полностью собранным и включает в себя приёмник. Пользователю нужно только выбрать совместимый передатчик и «привязать» его к приёмнику.

ARF (Almost Ready to Fly/Почти готов к полёту) — беспилотник, который поставляется в разобранном виде почти со всеми частями необходимыми для полёта. Такие компоненты как, пульт управления и приёмник, могут отсутствовать.

DIY (Do It Yourself/Сделай сам) — в настоящее время такую сборку называют «кастомной». Как правило подразумевает использование деталей от разных поставщиков и создание или модификацию деталей.

БЛА (БПЛА)/UAV — Беспилотный Летательный Аппарат/Unmanned Aerial Vehicles (любой).

Дрон (Drone) — синоним БПЛА (UAV). Термин «дрон» наиболее применим для военной сферы, тогда как «БПЛА» для хобби.

Мультиротор (Multirotor) — БПЛА с несколькими моторами.

Трикоптер (Tricopter) — БПЛА, который имеет три мотора/пропеллера и как правило три опорных луча.

Квадрокоптер (Quadrocopter) — БПЛА, который имеет четыре мотора/пропеллера и четыре опорных луча. Обычно это конфигурация «+» (где, перед беспилотника обращен к одному из лучей) или «X» (где, перед беспилотника обращен между двумя опорными лучами).

Гексакоптер (Hexacopter) — БПЛА, силовая установка которого имеет шесть моторов/пропеллеров.

Октокоптер (Octocopter) — БПЛА, силовая установка которого имеет восемь моторов/пропеллеров.

Spyder — БПЛА типа «Spyder (Паук)» (обычно квадрокоптер или гексакоптер) у которых опорные лучи располагаются относительно друг друга не симметрично, если смотреть сверху.

V-Tail — БПЛА, который имеет четыре луча, из которых два задних располагаются под углом, образующим «V».

Размер (Size) — «Размер» обычно указывается в миллиметрах (например, 450мм) и представляет наибольшее расстояние между двумя моторами на беспилотном летательном аппарате. Размер также может определить «класс» БПЛА (микро, мини и т.д.).

X4/X8 — конфигурации БПЛА с четырьмя опорными лучами; Конфигурации «X4» имеют по одному мотору на конце каждого луча, тогда как «X8» имеют по два мотора на одном луче (где, один направлен вверх, другой – вниз).

Y3/Y6 — конфигурации БПЛА с тремя опорными лучами; Конфигурации «Y3» имеют по одному мотору на конце каждого луча, тогда как «Y6» имеют по два мотора на одном луче (где, один направлен вверх, другой – вниз).

Механика

CG (Center of Gravity/Центр тяжести) — это точка на воздушном судне, где вес распределён одинаково по всем сторонам.

Рама (Frame) — рама это своего рода «скелет» воздушного судна, на котором крепятся все детали. Простые рамы имеют моторы, подключенные к алюминиевым или другим лёгким профилям («лучам»), которые затем соединяются с центральным корпусом.

Оболочка/Корпус (Shell) — эстетическое/функциональное покрытие, используемое для улучшения сопротивления элементам, а иногда и для улучшения аэродинамики. Некоторые серийно выпускаемые БПЛА имеют только пластиковую оболочку, которая также выступает в качестве «рамы».

Посадочные опоры (Landing gear) — как правило, многомоторный дрон в отличии от самолёта не имеет колёс, их роль выполняют посадочные опоры. Опоры предотвращают перемещение по земле и снижают общий вес.

Retract/Retractable — обычно относится к шасси, которое имеет два положения: одно для посадки и взлёта, а другое, которое занимает меньше места или улучшает обзор во время полёта.

G10 — этот материал обычно используют вместо углеродного волокна для изготовления каркаса БПЛА, поскольку он не только очень жёсткий и лёгкий, но значительно дешевый.

Защита пропеллеров (Propeller guards/Prop Guards) — это материал, который окружает пропеллер, чтобы препятствовать контакту несущего винта с другими объектами. Защита реализована как средство обеспечения безопасности и способ минимизировать повреждение беспилотника.

Разъёмы/Коннекторы (Connectors) — для соединения и разъединения проводов на их концах применяют разъёмы. Распространённые разъёмы для батарей – «Deans» и «XT60», в то время как разъёмы для контроллера полёта и датчиков расположены с интервалом 0.1 дюйма (2.5мм).

Хомут (Clamp) — «Tube clamp/Трубный хомут» это устройство, обычно используемое на круглой трубе для соединения её с другим устройством (например, с креплением мотора или корпусом БПЛА).

Демпферы (Dampeners) — формованные резиновые детали, используемые для минимизации вибрации, передаваемой по беспилотнику.

Светодиоды (LED — Light Emitting Diode) — применяются с целью обозначить БПЛА в полёте, особенно ночью или в условиях слабого освещения.

Силовая установка

Тяга/Thrust — это сила, которую может обеспечить конкретный мотор и пропеллер (при определенном напряжении). Обычно измеряется в килограммах (кг/kg) или фунтах (Фунтах/Pounds/Lbs).

BEC — (Battery Eliminator Circuit/Преобразователь бортового питания) встроен в ESC (регулятор напряжения), который может обеспечить регулируемое 5В напряжение постоянного тока для любой электроники, которая в этом нуждается.

ESC (Electronic Speed Controller/Электронный регулятор скорости) — устройство, которое подключается к аккумулятору, мотору и контроллеру полёта и контролирует скорость вращения мотора.

Мотор/Motor — то, что применяется для вращения пропеллеров; в небольших беспилотных летательных аппаратах чаще всего используется коллекторный (Brushed) мотор, тогда как для более крупных беспилотных летательных аппаратов – бесколлекторный (Brushless).

Лопасти/Blades (лопасти пропеллера) — аэродинамическая поверхность создающая подъёмную силу. Как правило пропеллер имеет от двух до четырёх лопастей, которые могут быть как фиксированными, так и складными.

Пропеллер/Propeller (Несущий винт/сокр. Проп) — пропеллеры обеспечивают тягу и больше похожи на те, что используются в самолётах.

Адаптер пропеллера/Prop Adapter — устройство, используемое для сопряжения пропеллера с мотором.

Пропсейвер/Prop Saver — тип втулки, которая устанавливается на верхней части используемого мотора и заменяет адаптер пропеллера/Prop Adapter. В случае аварии часть пропсейвера идёт в расход, чтобы сохранить целостность пропеллера.

PCB (Printed Circuit Board/Печатная плата) — стеклопластиковая пластина, на которой припаяно множество компонентов. Многие электронные продукты имеют печатную плату.

LiPo (Lithium Polymer/Литий-Полимерный) — является наиболее распространенной батареей, используемой в дронах и беспилотных летательных аппаратах из-за её малого веса (относительно ёмкости хранения), а также высокой скорости разряда тока. Помимо LiPo на рынке доступны и другие типы литиевых батарей (LiFe, LiMn, LiOn и т.д.).

Распределение питания/Power Distribution — чтобы питать различное множество устройств, используемых в БПЛА, ресурсы батареи должны быть распределены, и именно здесь в игру вступает распределение питания (плата или кабель). Задействует одну положительную и отрицательную клеммы батареи и предоставляет множество различных клемм/точек подключения, от которых другие устройства (работающие на том же напряжении) могут получать питание.

Сервопривод/Servo — тип привода, который при правильном сигнале может перемещаться в определенное угловое положение.

Управление

База (Base)/Земля (Ground)/Станция управления (Control Station) — вместо (или в дополнение) к ручной аппаратуре управления (передатчику) используется станция (обычно в корпусе или на штативе) для размещения/интеграции необходимых компонентов, используемых для управления БПЛА. Может включать передатчик, антенну(ы), видеоприёмник, монитор, аккумулятор, компьютер и другие устройства.

Привязка/Binding — термин «привязка» относится к настройке портативного передатчика, чтобы он мог связываться с приёмником; если передатчик комплектуется с приёмником, эту настройку должны сделать на заводе.

Канал/Channel — количество каналов в передатчике относится к числу отдельных сигналов, которые он может передавать.

Контроллер полёта/Flight Controller — это то, что считается «мозгом» беспилотного летательного аппарата, который обрабатывает все поступающие данные, расчёты и сигналы. Ядром контроллера полёта часто является программируемый «микроконтроллер». Контроллер полёта может иметь несколько датчиков на борту, включая акселерометр, гироскоп, барометр, компас, GPS и т.д. Если контроллер полёта имеет возможность управлять самолётом самостоятельно (например, для полёта по заданным GPS координатам), его можно считать «автопилотом».

Соединительные жгуты/Harness — как правило это относится к «жгуту проводов», в который входят провода соединяющие приёмник с контроллером полёта (и иногда с другими устройствами).

ВЧ/ОВЧ/УВЧ (HF/VHF/UHF) — название частот, где ВЧ (HF) — высокие (High Frequency); ОВЧ (VHF) — очень высокие (Very High Frequency) и УВЧ (UHF) — ультра высокие (Ultra High Frequency). Измеряются в герцах (Гц/Hz).

Приёмник/Receiver — это то, что участвует в процессе обработки дистанционно полученной информации.

Sketch/Code — программа, которая загружается на контроллер полёта беспилотника (аналогично мыслительному процессу).

Передатчик/Радио (Transmitter/Radio) — это то, что генерирует управляющий сигнал(ы) и дистанционно передаёт приёмнику.

Сенсоры/Ориентация

Компас/Compass — магнитный компас может обеспечить навигацию по сторонам света (север/юг/восток/запад).

Инерциальный измерительный блок/IMU (Inertial Measurement Unit) — объединяет в себе сразу два сенсора акселерометр и гироскоп.

Акселерометр/Accelerometer — измеряет линейное ускорение по 1-3 осям. Обычно измеряются в «g/же». Акселерометр может обеспечить ориентацию вашего дрона относительно земли.

Гироскоп/Gyroscope — гироскоп измеряет угловое ускорение по 1-3 осям. Единицы измерения, обычно, в градусах в секунду в квадрате.

Магнитометр/Magenetometer — иногда используется в недорогой робототехнике для определения направления компаса.

Барометр/Высотомер/Давление (Barometer/Altimeter/Pressure) — используется для обеспечения обратной связи относительно занимаемой высоты БПЛА. Он измеряет давление, а, так как давление изменяется с высотой, то беспилотник может «знать/определять» занимаемую высоту.

Трубка Пито/Pitot Tube — устройство, которое измеряет скорость воздуха.

Регистратор полёта/Flight Recorder — записывает значения датчиков БПЛА. Эта функция иногда может быть интегрирована в контроллер полёта.

GPS/Система глобального позиционирования — спутники, вращаясь вокруг планеты, посылают сигналы, которые принимаются GPS антенной и отправляются для обработки GPS приёмником с целью предоставления географических координат.

Антенна/Antenna — это то, что фактически принимает или отправляет сигнал на и от БПЛА (сам сигнал генерируется блоком передатчика). Они бывают разных типов, а также разделяются на направленные (сильные в одном направлении) и всенаправленные.

Крен/Roll — поворот воздушного судна вокруг его продольной оси.

Тангаж/Pitch — угловое движение БПЛА относительно горизонтальной плоскости, или другими словами, вращение воздушного судна относительно оси от крыла до крыла.

Рыскание/Yaw — угловые движения воздушного судна относительно вертикальной оси.

Видео

FPV (First Person View/Вид от первого лица) — термин применим к полёту от первого лица, когда беспилотник оборудован FPV камерой, а пользователь используя FPV монитор/FPV очки получает видео с этой камеры в режиме реального времени.

VR (Virtual Reality/Виртуальная реальность) очки/Glasses/Goggles — предоставляют пользователю более «захватывающий» опыт.

Подвес/Gimbal — устройства, которые сопряжены с камерой и как правило приводятся в действие с помощью серводвигателя или бесколлекторного мотора постоянного тока. Подвес — это то, что может стабилизировать камеру в полёте.

GoPro — cерия экшн камер GoPro широко использующихся для съёмки и/или передачи видео.

LCD/ЖКД (Liquid Crystal Display/Жидкокристаллический дисплей) — это тип дисплея/монитора, используемого для отображения изображения, полученного видеоприёмником.

OSD (On Screen Display/На дисплее) — отображает данные полёта на дисплее/мониторе, которые отправляются с БПЛА (например: высота, спутниковые координаты местоположения и т.д.).

Вы действительно хотите собрать БПЛА с нуля?

Каким должен быть беспилотник (собранным/или кастомным) зависит от того, насколько вы хотите узнать об этой области. Создание беспилотника с нуля может быть довольно сложным и даже опасным процессом. Если вы предпочитаете просто и без заморочек «подняться в воздух», в порядке возрастания сложности рекомендуется следующее:

Игрушка/Toy

  • Мультироторные игрушки становятся все более популярными. Большинство из них маленькие и могут уместиться на ладони, но встречаются и крупные, такие, как А.R. Drone Parrot. Игрушечными многомоторными беспилотниками не всегда легко управлять, но они более устойчивы к авариям/крашам. Игрушки, как правило, меньше по размеру, а роль рамы выполняет эстетическая оболочка.

RTF

  • В комплект «Ready To Fly/Готов к полёту» входят все детали, необходимые для комплектного БПЛА. Сюда входит сам БПЛА (чаще всего предварительно собранный и готовый к работе), аппаратура управления, аккумулятор и зарядное устройство. Аппарат откалиброван и должен летать с относительной легкостью. Тем не менее они имеют ограниченный предел прочности, и очередная авария может повредить систему настолько, что будет лучшим, просто купить новый беспилотник, а не пытаться его отремонтировать.

ARF

  • Комплект «Almost Ready to Fly/Почти готов к полёту» это комплект, в который входят полностью собранные: рама, моторы и большинство «основных» частей (в некоторых случаях может потребоваться сборка нескольких частей/деталей, в основном с целью облегчения доставки). Обычно ARF комплектация требует дооснащения передатчиком/приёмником, реже, батареей и зарядным устройством. Некоторые ARF комплекты не включают в себя сам контроллер полёта. Возможно, пользователю потребуется выполнить некоторую калибровку из-за необходимости дооснащения дополнительными деталями. Комплект BNF не предлагается, так как не все передатчики и приёмники совместимы друг с другом.

БПЛА набор/UAV Kit

  • Набор обычно включает в себя большинство важных деталей, необходимых для создания БПЛА, но при этом могут отсутствовать контроллер полёта, передатчик/приёмник, аккумулятор и зарядное устройство. Разные комплекты имеют разное содержимое, поэтому важно точно знать, что входит в комплект и какие дополнительные компоненты/детали понадобятся. Содержимое комплекта должно быть совместимо друг с другом.

Сборка с нуля/Custom

  • Кастомная сборка это то, где пользователь комбинирует различные изделия от разных производителей и заставляет их работать вместе. Такой подход требует понимания, какие компоненты будут необходимы для создания беспилотного летательного аппарата, и будут в центре внимания в этой серии статей.

Вы заметили недостающие термины, которые будут полезны? Не стесняйтесь добавлять их в комментариях ниже.