КОПТЕРЫ: НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ВОЗМОЖНОСТИ
Кузнеченков Егор Олегович
Kuznechenkov Egor Olegovich
Магистрант
Master’s Degree student
Научный руководитель:
Новикова Елена Александровна
кандидат технических наук, доцент
Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых
Vladimir State University A.G. and N.G. Stoletov
Аннотация: В статье рассматриваются возможности расширения области применения коптеров. Предлагается конструкция с камерой кругового обзора и возможностями трансляции в реальном времени.
The summary in English: The article considers the possibilities of expanding the scope of application of Copters. The design with the camera of the circular review and real-time broadcasting capabilities is offered.
Ключевые слова: БПЛА, квадрокоптер, октокопетр, мультикоптер, камера 360, видео наблюдение, беспилотник, автопилот, дрон, инновационное применение, новшества, проектирование, конструирование, безопасность, СМИ, интерьер, трансляции.
летательные аппараты используются всё чаще и перестали быть экзотикой. Стало очевидно, что данный вид устройств не сможет избежать совершенствований. Перед проектировщиками всего мира стоит вопрос о расширении области применения беспилотных технологий. Первым, и самым очевидным применением, стала функция автопилота в самолетах. Ее задачей стала поддержание направления полета в длительных перелетах, а в дальнейшем, режимов посадки и взлета. Реализация данных задач, невозможно без других не менее важных технологий, к примеру, такой как GPS, которая позволила воплотить в жизнь идею «беспилотников» или «дронов». Летательные аппараты без экипажа на борту стали уменьшаться и приобретать большее число функций. Таким образом, появились мультикоптеры и самолеты на радио управление с функциями автопилота.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) – это полуавтономный дрон без экипажа на борту. Его автономность ограничивается емкостью батареи и запрограммированными возможностями борта. Основной целью подобных устройств является аэро-видеосъемка. БПЛА стали общедоступными, технологичными игрушками, на основе которых можно создать более полезные устройства. Миниатюризация дронов расширяет области их применения в повседневной жизни.
Подобные аппараты имеют колоссальные возможности. Беспилотные летательные аппараты активно используются в качестве видео средства для фиксации торжественных мероприятий, рекламы и прочего. Требования заказчиков к результатам съёмки возрастают, поэтому после анализа поступающих запросов появилась идея о создании дрона, оснащенным камерой 360 градусов.
БПЛА можно располагать в местах скопления людей, что очень удобно для СМИ и сотрудников правоохранительных органов. При помощи подобного устройства можно совершать видео наблюдение мест позиционирования и камера 360 позволит выделять определенные области в отличном качестве. Можно сказать, что это стационарный видео регистратор, который используется повсеместно, снимающий свое окружение с возможностью подключения напрямую к трансляциям в интернете. Аналогично организованное видеонаблюдение обеспечивает максимальный контроль и на границе страны, а также его рационально использовать и для стационарных и мобильных постов дорожно-патрульной службы. Дрон так же можно оснастить прибором измеряющим скорость автомобилей и прочими необходимыми свойствами.
В данный момент, учитывая опасность террористических атак, подобный регистратор нужен и не имеет альтернативных аналогов. Благодаря качеству изображения, можно увидеть основные черты личностей, вызывающих подозрения и построить фоторобот виновных людей для дальнейшего привлечения к ответственности.
Дополнительные сферы применения коптеров
1. Интерьер ресторанов с видео обоями в реальном времени, для смены обстановки (рисунок 1). Макушки деревьев, колышущиеся от ветра, гуляющие люди и прочее. Никогда неповторяющиеся видео обои, эксклюзивны для ресторана и создают соответствующую атмосферу новизны, привлечет большое количество внимания и может стать изюминкой заведения. Ресторан должен быть оснащен экранами на всех стенах, а может даже и на потолке и полу, что обеспечит максимальное проникновение в атмосферу, показанную при помощи камеры. Подобного симбиоза видео трансляций и экранов в помещении, на данный момент времени, не наблюдается или о нем мало кто знает. В свое время это может стать модой, а в дальнейшем и обыденностью!
а) б) в)
Рисунок 1. Предполагаемое использование в интерьере.
2. Прямые трансляции массовых мероприятий, помогающие оценить масштаб происходящего и регистрировать, что происходит в данном месте (рисунок 2). В случае возможных опасных ситуаций полученные данные позволят правильно оценить обстановку.
Сейчас видео в форматах 360 стали доступны для любого пользователя видео хостинга YouTube, сутью подобного видео является возможность фрагментации кадра, а точней увеличение конкретной части видео.
Рисунок 2. Регистрация мероприятий.
3. Камеры постоянного видео наблюдения на улице (рисунок 3), так же имеющие главный плюс - это отслеживание происходящего, но можно организовать и онлайн просмотр определенных мест, что может привлечь новых посетителей, пробуждая в них жажду, увидеть это место лич6но!
Рисунок 3. Наблюдение за общественными местами.
Рассмотрим детально составные части устройства. В качестве прототипа была использована конструкция всем доступного китайского дрона «Octocopter X» из-за его устойчивости при сильном ветре и большой грузоподъёмности. Данный дрон обеспечивает возможность подъёма двух камер с разрешением 4К (4096 х 3072), на выходе получится изображение с разрешением 8К (8192 х 6144), при появлении камер большего качества и подобного размера, дрон с легкостью можно обновить и обеспечить актуальность оснащенности. С таким качеством можно увеличивать нужный ракурс и смотреть в разрешении HD, чтобы обеспечить доступность для любых устройств.
Сформулируем требования к камере 360 градусов. Камеры необходимо оснастить более широкоугольным объективами, так как нам необходима бесшовная съемка, одна из камер должна видеть 280о, а другая 250о (изображено на рисунках 4,5,6).
Рисунок 4. Рисунок 5. Рисунок 6.
Внешний вид камеры с применением дополнительного объектива.
Обе камеры применяются без встроенных аккумуляторов, так как питание будет браться извне, таким образом, уменьшается общий вес устройства.
Так же неотъемлемой частью камеры становится специальный подвес, который сохраняет объективы камер максимально соосными, а провода ведущие к ним в защищённом состоянии. Материал подвеса должен быть крайне легким, таким как пластик или карбон (изображен на рисунках 7,8,9).
При возможном падении может пострадать дорогостоящее оборудование, поэтому, лучше чтобы сломался подвес, а не камеры или объективы.
Рисунок 7. Рисунок 8. Рисунок 9.
Внешний вид подвеса для камер.
Таким образом, в собранном состоянии камера будет выглядеть так (изображен на рисунках 10,11,12)
Рисунок 10. Рисунок 11. Рисунок 12.
Общий вид подвеса в сборе.
Для реализации поставленной задачи - съемки 360 градусов предлагается следующая конструкция октокоптера, представленная на рисунке 13. Данный размер и внешний вид выбран не случайно. Наличие 8 двигателей обеспечивает стабильность зависания при ветре10-15 метров в секунду, а также большую грузоподъёмность, а она в свою очередь возможность установить всевозможное оборудование, включая измерительные приборы, датчики или трансляторы и реатрансляторы.
Рисунок 13.
Октокоптер.
Общий вид устройства будет выглядеть как на рисунках 14 и 15. Так как камера 360 градусов будет снимать все происходящее, технически ни как нельзя избавиться от огромного летательного аппарата на вершине картинки, если камера будет висеть вплотную, но если камера будет на расстоянии размер октокоптера будет мал, и менее мешающий в съемке.
Рисунок 14. Рисунок 15.
Внешний вид устройства.
Но так как аккумуляторы изначально были предусмотрены вне дрона, свисающий провод будет исполнять функцию подачи электричества и поддержания камеры на определенном расстоянии. Питание можно брать из стационарных подключений от розетки или мобильных, таких как станция трансляции, изображенные на рисунках 16,17.
Время полета подобных устройств, ограничивается только возможностями места подключения. Дабы избежать возможных потерь устройства вследствие отключения энергии дополнительно нужно подключить в цепь блок питания от автомобиля, который включается в цепь автоматически и будет достаточно, чтобы вернуться на точку взлета.
Провод устройства должен иметь катушку, на которую он будет наматываться. Таких схем приспособлений очень много и можно использовать любую, главной задачей катушки является минимизация
Рисунок 16. Рисунок 17.
Возможный внешний вид портативной станции трансляции.
провисания провода, чтобы он в свою очередь не зацепился за строения вокруг точки взлета или деревья, провода и т.п.
Литература:
1. Камера 360 градусов [Электронный ресурс]. URL: https://sergeydolya.livejournal.com/1183915.html
2. В.А. Корнилов, Д.С. Молодяков, Ю.А. Синявская Система управления мультикоптером «Труды МАИ». Выпуск № 62 [Электронный ресурс]. URL: https://www.mai.ru/upload/iblock/2f3/sistema-upravleniya-multikopterom.pdf
3. Власов К. П. Теория автоматического управления. Учебное пособие. Х.: Изд-во Гуманитарный центр,2007. – 522с
