Деталі надрукував на 3D-принтері: програміст створив дрон, якому для польоту потрібен лише один двигун

Інженер і розробник Джошуа Берд представив унікальний безпілотник, який працює лише на одному двигуні. Більшу частину компонентів корпусу та механічних вузлів автор виготовив за допомогою 3D-друку, а для реагування на команди написав спеціальну програму керування.

Секрет маневреності квадрокоптера нового типу полягає в конструкції гвинта. Про розробку Джошуа Берд розповів на своєму YouTube-каналі.

Унікальна механіка польоту

Лопаті пропелера зроблені рухомими. При збільшенні обертів двигуна одна з них піднімається, а протилежна – опускаючись, змінює кут нахилу. Саме завдяки цьому зміщенню безпілотник здатний змінювати траєкторію руху та нахилятися в потрібний бік.

Однак стандартна електроніка не впоралася з таким завданням. Щоб апарат утримувався в повітрі, електродвигуну доводиться коригувати швидкість обертання до 300 разів за одну секунду. Звичайний регулятор швидкості не встигав обробляти такий потік команд і втрачав синхронізацію. Розробнику довелося встановити високоточну керуючу плату та переписати мікропрограму. У результаті 15-сантиметровий гвинт зміг розвивати неймовірні 20 тис. обертів на хвилину.

Перші випробування

Тестові запуски відбувалися прямо в житловій кімнаті над ліжком і супроводжувалися постійними аваріями. Через шалений гул і трясіння автор жартував, що сусіди напевно сприйняли його винахід за роботу бензинової газонокосарки.

Основною причиною сильної вібрації виявилася гнучкість матеріалу. На граничних швидкостях пластикові лопаті деформувалися. Проблему вдалося вирішити, замінивши їх на більш жорсткі аналоги.

Орієнтація в просторі

Після усунення механічних проблем з'явилася ще одна складність. Конструкція змушувала корпус дрона безперервно обертатися навколо своєї осі. Через це електроніка миттєво втрачала орієнтири "вгору-вниз" і "спереду-ззаду", направляючи апарат зовсім не в той бік, куди вказував оператор.

Щоб повернути дрону "почуття напрямку", Берд застосував оригінальне рішення. Він розмістив на стіні інфрачервоний випромінювач, а на сам літальний апарат встановив приймальний датчик. Щохвилини під час проходження точки перед маяком датчик фіксує сигнал і скидає похибку орієнтації.

Відкриті вихідні коди для всіх бажаючих

Після кількох тижнів налагодження та доопрацювань дрон навчився стабільно зависати, злітати та чітко реагувати на команди пульта, хоча без зовнішнього інфрачервоного орієнтира він все ще не обходиться.

Джошуа Берд вирішив не приховувати свої напрацювання. Усі креслення для друку на 3D-принтері та вихідний код керуючого програмного забезпечення він опублікував у вільному доступі на GitHub.