8 نکته مهمی که باید درباره کوادروتور بدانیم - علیرضا و محسن

به گزارش علیرضا و محسن، اگر قصد ساخت یا خرید یک هواپیما بدون سرنشین (UAV) را دارید یا به این پرنده های کوچک علاقه مند شدید و دوست دارید درباره شان بیشتر بدانید؛ اصلا تنها نیستید.

پهپادها در چند سال اخیر، جزو فناوری های نوظهور پر استقبال بودند. به گزارش موسسه FAA که مجوزهای پروازهای پهپادهای تجاری و رزمی را صادر می نماید؛ فقط در سال 2020 نزدیک به 7 میلیون پهپاد در ایالات متحده به فروش رسیده است.

پهپادها، کوادکوپترها، کوادروتورها، هلی کوپترها، هلی شات ها و هر هواپیمای بدون سرنشین دیگری مملو از جذابیت برای جوانان هستند. این وسایل می توانند حس شیرین پرواز را به انسان منتقل نمایند و به همین علت هم با استقبال روبرو شدند. از نحوه ساخت و اصول و مبانی فیزیک و مهندسی هوافضا که در آن ها به کار گرفته می گردد تا پرواز و کنترل پرواز و طیف بسیار گسترده کاربردهای آن ها برای مصارف سرگرمیی، تجاری، نظامی، عکاسی و سرگرمی؛ همه چیز این پرنده ها هیجان انگیز است.

پس اگر علاقه مند به این پرنده های کوچک دست ساز هستید؛ اصلا تنها نیستید و جای تعجبی ندارد ولی بهتر است درباره آن ها و تفاوت هایشان بیشتر و بهتر بدانید و بتوانید دقیقا میان یک پهپاد، کوادکوپتر یا کوادروتور و حتی انواع کوادروترها تفاوت و تمایز قائل شوید.

بسکمک از دانش آموزان و دانش جویان دقیقا نمی دانند و آن ها را با پهپاد یا کوادکوپتر اشتباه می گیرند. اگر هم قصد ساخت یک پهپاد یا کوادروتور را دارید؛ باید کاملا روی فیزیک و هوافضا مسلط شوید و کمی بیشتر از آنچه احتمالا در مدرسه یا دانشگاه خواندید؛ سراغ آموزش فیزیک یا آموزش هوافضا بروید. سایت فرادرس منابع آموزشی ویدئویی بسیار غنی در این زمینه دارد تا به راحتی بتوانید در خانه همه دانش هایی که احتیاج دارید را بیاموزید.

حالا، در ادامه می خواهیم به 10 حقیقت بزرگ درباره کوادروتورها اشاره کنیم:

1- کوادروتور چیست؟

شاید با پهپادها آشنا باشید و حتی بدانید که کوادکوپترها چه تفاوتی با پهپادها دارند ولی نام کوادروتور (Quadrotor) را کمتر شنیده باشید یا تفاوت آن را با کوادکوپتر ندانید.

همه این ها از دسته هواپیماهای بدون سرنشین (UAV) هستند ولی تفاوت های اندکی با یکدیگر دارند. شاید در لفظ عام بتوان آن ها را پهپاد خطاب کرد که درست است ولی در میان حرفه ای ها و متخصصین، وقتی صحبت از کوادکوپتر یا کوادروتور می گردد؛ تفاوت هایی به فکر می رسد!

به طور کلی، پهپادهایی که دارای 4 بازو یا روتور باشند و به صورت عمودی پرواز نمایند؛ کوادکوپتر یا کوادروتور گفته می گردد. ما در دنیای پهپادها، مدل هایی با تک روتور یا دو روتور هم داریم که در دسته مولتی روتورها قرار می گیرند؛ همان طور که مدل های با 6 یا 8 بازو و موتور پروازی هم داریم که هگزاکوپتر و اکتوکوپتر گفته می شوند و هریک کاربردهای خاص خود را دارند.

بنابراین، بخواهیم تعریف ساده ای از یک پهپاد کوادروتور بدهیم باید بگوییم که کوادروتور یک هواپیمای بدون سرنشین است که از 4 بازو یا روتر برای پرواز استفاده می نماید. یک کوادروتور می تواند برای مصارف سرگرمیی، سرگرمی، گشت زنی، نظامی، صنعتی و تجاری استفاده گردد.

2- تفاوت کوادروتور و کوادکوپتر چیست؟

در ظاهر هیچ تفاوتی میان یک دستگاه کوادکوپتر با یک دستگاه کوادروتور نیست. هر دو، گونه ای از پهپادها و مولتی روتورها هستند که از 4 موتور و بازو برای پرواز به شکل عمودی از سطح زمین به سوی آسمان استفاده می نمایند. حتی کاربردهای کوادکوپترها و کوادروتورها هم مشابه هم است.

اما در میان متخصصان هواپیماهای بدون سرنشین و افرادی که پهپادها را دقیقا براساس ویژگی های پروازی و قابلیت های مانوری آن ها دسته بندی می نمایند؛ پرنده های 4 روتوری که برای بازی، سرگرمی، سرگرمی و مصارف شخصی استفاده می شوند را کوادکوپتر و پرنده های 4 روتوری که برای مصارف تخصصی صنعتی، تجاری، نظامی و غیره طراحی و استفاده می شوند را کوادروتور می گویند.

کوادروتورها معمولا دارای GPS هستند و نیمه حرفه ای یا تمام حرفه ای ساخته شدند و هدف از ساخت آن ها، چیزی فراتر از بازی و سرگرمی است. با این وجود، باز هم باید اشاره کنیم که در بسکمک مواقع نمی توان میان یک کوادکوپتر یا کوادروتور تفاوتی قائل شد و هر دو به یک گونه از هواپیمای بدون سرنشین اشاره دارند.

3- چرا کوادروتورها محبوب شدند؟

به پرسش مهمی که باید پاسخ داد این است که چرا این روزها کوادروتورها سر زبان افتادند و در میان جوانان و نوجوانان این قدر محبوب شدند؟ چه تفاوت خاصی با پهپادها دارند که مردم اکنون بیشتر علاقه مند کوادروتورها شدند و آن ها را بیشتر از هواپیماها یا هلی کوپترها دوست دارند؟

کوادروتورها به خاطر بازوهای پروازی که دارند و نحوه پرواز عمودی، کاربری بسیار آسان تری پیدا کردند و هر روز بر هواداران آن ها افزوده می گردد. ساخت و مونتاژ کوادکوپترها و کوادروتورها آسان تر است و کنترل پروازی آن ها برای افراد مبتدی و آماتور بسیار آسان می گردد.

در این میان، نباید نقش برندها و شرکت های سازنده پهپادها را هم نادیده گرفت که باعث می شوند هر روز یک اصطلاح جدیدی رواج پیدا کند و همه نگاه ها معطوف آن گردد.

مثلا، شرکت معروف سازنده انواع پهپادها و کوادکوپترهای DJI چندین نوع کوادروتور تا کنون رونمایی نموده است و قطعا در افزایش محبوبیت کوادروتورها نقش بسیار بزرگی ایفا می نماید.

علت دیگر گرایش به کوادروتورها، در و شبیه سازی بعضی مفاهیم پایه ای پرنده ها و هواپیماها است. دانشجویان فیزیک و هوافضا و مهندسی کامپیوتر یا مکانیک با ساخت و به پرواز درآوردن یک کوادروتور، بسکمک از دروس خود را عملی و به طور عمیق و مفهومی یاد می گیرند. جالب است بدانید که بعضی از برترین هلی شات ها، کوادکوپترها و کوادروتورها از دل همین پروژه های دانشجویی و تحقیقاتی دانشگاه بیرون آمدند و تجاری شدند.

4- کوادروتورها چه ویژگی ها و کاربردهای مهمی دارند؟

همه ویژگی ها و قابلیت هایی که برای پهپادها و کوادکوپترها گفته می گردد و باعث شدند امروزه این قدر پرطرفدار و پرکاربرد باشند را می توان به کوادروتورها تعمیم داد.

ولی از آن جایی که کوادروتورها هواپیماهای بدون سرنشین حرفه ای تر و تخصصی تری هستند؛ انتظارات بیشتری از آن ها می رود. مثلا، انتظار داریم یک کوادروتور حتما به GPS مجهز باشد؛ بتواند تا برد معین و مجازی پرواز کند و به طور دقیقی به نقطه آغاز یا مبدا پروازی خود برگردد؛ معمولا بردهای رادیویی طولانی دارند و به همین علت هم هواداران بیشتری پیدا کردند؛ روی آن ها دوربین های با کیفیت و قدرتمندی برای عکاسی و فیلم برداری نصب می گردد؛ مودهای پروازی هوشمند بیشتری دارند و روی آن ها سنسورهایی نصب شده است که مانع از برخورد با دیوار یا اجسام و موانع دیگر می گردد.

اینجا است که شاید بتوان کمی میان کوادروتورها با کوادکوپترها تفاوت ایجاد کرد. کوادکوپترها ساده تر و سبک تر ساخته می گردد و بیشتر برای سرگرمی و سرگرمی یا کاربری های تجاری ساده هستند ولی همه از کوادروتورها، انتظارات ویژگی های حرفه ای و رده بالایی را دارند.

محققان و پژوهش گران، دائما در حال دگرگونی ساختار کوادروتورها هستند تا بتوانند قابلیت ها و ویژگی های بیشتری به آن ها اضافه نمایند. افرادی که به علاقه مند هستند؛ می توانند در این زمینه کارهای خلاقانه زیادی انجام بدهند و انواع کواروتورها با کاربری های خاص و مفید بسازند.

کوادروتورها برای جمع آوری داده ها و کارهای پژوهشی سفارشی سازی شدند و می توان آن ها را در بالای یک شهر یا منطقه جغرافیایی به پرواز درآورد و اطلاعات مفید بسیار زیادی به وسیله آن ها جمع آوری کرد.

در جنگ ها و نبردهای رزمی هم کوادروتورها بسیار به کار گرفته می شوند و نقش حیاتی در تغییر شرایط جنگی دارند. می توانند ماموریت های پروازی معینی را دریافت نموده و به قصد انهدام یک هدف معین به پرواز درآیند.

عملیات های جست وجو و نجات در مسیرهای صعب العبور یا مکان هایی که امکان حضور تجهیزات زمینی نیست؛ مانند آتش فشان ها، زلزله، آتش سوزی جنگل و شهر از دیگر کاربردهای مهم کوادروتورها است.

این پرنده ها برای مصارف تجاری و عکاسی یا واقعیت افزوده هم عالی هستند و لذت دیده می گردد که به وفور در این کاربردها از کوادروتورها بهره می گیرند.

سمپاشی مزارع، دیده بانی و نگهبانی، نقشه برداری هوایی، پایش خطوط نفت و گاز و صنایع هواپیمایی از دیگر حوزه هایی هستند که این روزها به تسخیر کوادروتورها عایدیند.

5- کوادروتور چگونه کار می نماید؟

یکی از مسایل مهمی که در ارتباط با کوادروتورها و کوادکوپترها مطرح است و اتفاقا مورد علاقه جوانان است؛ نحوه کار این پرنده ها است.

گفتیم که یک کوادروتور یا کوادکوپتر دارای 4 روتور است. 2 روتور در جهت عقربه های ساعت و 2 روتور در جهت خلاف عقربه های ساعت چرخش می نمایند تا بتوان دو نیروی رانش و گشتاور را کنترل کرد. چرخش پره های روتورها باعث ایجاد یک رانش رو به پایین می گردد و همین کمک می نماید تا کوادروتور از جا بلند شده و به طور عمودی به سمت بالا پرواز کند.

چرهش برعکس روتورها هم باعث می گردد یک نیروی گشتاور تعادلی ایجاد گردد و کوادروتور بتواند تعادل خودش را در آسمان حفظ کند. اگر این چرخش برعکس روتورها نباشد؛ کوادروتور آغاز به چرخیدن دور خودش در جهت عقربه های ساعت یا در جهت خلاف آن ها می نماید.

نکته بسیار مهم این است که هریک از این روتورها می توانند به طور مستقل، یک سرعت چرخش یا تغییر جهت چرخش داشته باشند تا اندازه انحراف کوادروتور را تنظیم نمایند. وقتی می بینیم یک کوادروتور دارد به صورت شیب دار یا زاویه دار به سوی بالا یا پایین می رود؛ به خاطر تفاوت سرعت چرخش و جهت چرخش یکی از بازوها است. این ویژگی باعث جذابیت بیشتر مولتی روتورها شده است.

کافی است سرعت چرخش یکی از روترها را بیشتر کنیم تا کل کوادروتور آغاز به حرکت رو بالا کند یا اینکه سرعت چرخش یکی از روترها را کاهش دهیم تا رو به پایین پرواز کند.

شاید تصور کنید کل مهندسی عملکرد یک کوادروتور پیچیده است اما اگر مبانی فیزیک را خوب یاد گرفته و را گذرانده باشید؛ متوجه خواهید شد که چقدر ساده، شیرین و دارای قواعد مکانیکی و هوافضای جذابی است.

6- چگونه یک کوادروتور بسازیم؟

ساخت کوادروتور اصلا سخت نیست و فقط مقداری مهارت و دانش به همراه چند وسیله می خواهد. ابتدا یک موتور برای فراوری نیروی پیشران احتیاج دارید. موتورهای الکتریکی متنوعی در بازار هست ولی یک کوادروتور مقرون به صرفه قیمت معمولا از موتورهای کرولس یا براش استفاده می نماید. البته، می توانید از موتورهای براشلس سود ببرید که دوام بیشتری داشته و قدرت پروازی آن ها بهتر است.

دومین وسیله ای که برای ساخت کوادروتور احتیاج داریم؛ اسپید کنترل و سیستم آن است. کنترل دور موتورها و همگام سازی آن ها با کنترل پرنده به وسیله اسپید کنترل انجام می گردد. به عبارت دقیق تر، اسپید کنترل وظیفه متعادل سازی ولتاژ و جریان عبوری و در نهایت توان برق وارد شده به موتورها را بر عهده دارد.

بنابراین، براساس اینکه موتور براش یا براشلس خریداری کردید و سایز و توان پروازی کوادروتور شما چقدر است؛ باید یک اسپید کنترل مناسب بخرید. برای کوادروتورهای معمولی از اسپید کنترل 15 الی 20 آمپر استفاده می گردد ولی اگر قرار است کوادروتور شما بار حمل کند یا برای تصویربرداری است؛ احتیاج به یک اسپید کنترل 30 آمپر است.

سیستم کنترل پرواز، سومین قطعه ای است که احتیاج به خریدش برای ساخت یک کوادروتور دارید. فلایت کنترل های بسیار متنوعی در بازار یافت می گردد و بسته به اینکه احتیاج به چه امکانات و قابلیت هایی دارید؛ باید یک مدل مناسب کوادروتور خود بخرید.

قطعات بدنه، رادیو کنترل یا همان سیستم کنترل از راه دور، باتری با وزن مناسب و کافی برای مدت زمان پرواز و ملخ ها از دیگر قطعات حیاتی هستند که برای مونتاژ یک کوادروتور احتیاج است. با داشتن همین قطعات، می توان ساده ترین کوادروتور را ساخت اما شما هرچقدر دوست داشته باشید پرنده مجهزتر و بهتری به آسمان بفرستید؛ قطعات دیگری اضافه می گردد یا اینکه پیچیدگی های مونتاژ و تنظیم این قطعات بالاتر خواهد رفت.

باید دقت کنید که باتری و فلایت کنترل در مرکز محور ایکس مانند کوادروتور قرار بگیرند و موتورهای روتورها در گوشه محورها نصب شوند. اسپید کنترل را هم باید در مرکز محورها نصب کنید و همه این دستگاه ها طوری قرار بگیرند که روی هر بال یک وزن یکسان بیفتد و بار کاملا توزیع شده باشد.

7- برای خرید کوادروتور چه نکاتی را رعایت کنیم؟

اگر اهل ساخت پهپاد و سرهم کردن قطعات الکتریکی نیستید و ترجیح می دهید سریعا یک کوادروتور از بازار بخرید؛ باز هم باید ابتدا مقداری تامل نموده و چند نکته بسیار مهم را مد نظر قرار دهید. چون بدون داشتن یک پس زمینه وارد بازار شوید؛ از کوادروتورهای 300 هزار تومانی تا کوادروتورهای چند ده میلیون تومانی پیش روی شما است. بعضی بسیار کوچک و در حد یک اسباب بازی هستند و بعضی مدل ها کاملا حرفه ای و کار با آن ها احتیاجمند آموزش و رفتن به کلاس است.

بعضی مدل ها فقط برای پروازهای ساده یا نهایتا عکاسی و فیلم برداری هستند و بعضی دیگر می توانند برای شما بار حمل نمایند. ابتدا باید هدف خود از خرید یک کوادروتور را معین کنید و اینکه دقیقا احتیاج به چه آپشن هایی دارید. بعد باید هزینه مورد نظرتان را معین کنید. شرکت های زیادی در بازار سازنده کوادروتور هستند. از شرکت بسیار حرفه ای و معروف DJI بگیرید تا شرکت های MJX یا SYMA که این آخری بیشتر کوادکوپتر سرگرمیی می سازد. شرکت والکرا از دیگر سازنده های خوب کوادکوپتر و کوادروتور است.

اگر تا کنون چندین پهپاد و کوادکوپتر داشتید و اکنون می خواهید یک کوادروتور بخرید؛ بهتر است سراغ یک گزینه نیمه حرفه ای بروید. این مدل ها تقریبا همان معینات یک کوادروتور حرفه ای را دارند ولی مقرون به صرفه تر بوده و بیشتر برای ماجراجویی مناسب هستند. شما برای کاربردهای هلی شات نمی توانید یک کوادروتور نیمه حرفه ای بخرید اما اگر برایتان قابلیت هایی مانند سیستم اتوپایلوت، مسیریابی، دوربین با کیفیت مناسب، پرواز اتوماتیک، پرواز در فضای باز با باد و نظایر این ها اهمیت دارد؛ یک کوادروتور نیمه حرفه ای پاسخگو خواهد بود.

8- کوادروتورها پول ساز هستند

معمولا استارتاپی ها، کارآفرینان و بیزینس من ها شمه پولی قوی دارند. مطمئن باشید تا حالا بو کشیدند که در صنعت پهپادها حسابی پول خوابیده است. حوزه کوادروتورها و مالتی روتورها بکر، تازه، آینده دار و جریان ساز است و بشر تازه دارد به فواید و کاربردهای تازه ای از این پرنده های مصنوعی می رسد.

شما با ساخت کوادروتور، فروش آن یا آموزش و تامین قطعات و به ویژه سفارشی سازی کوادروتورها برای یک کسب وکار و صنعت خاص، می توانید کسب عایدی کنید و تا سال های طولانی، تضمین شغلی داشته باشید.

کافی است به ایده های خود برای پرواز بها بدهید و اولین کوادروتور یا کوادکوپتر خود را بسازید و بعد سراغ ایده های بزرگ تری بروید. در فرادرس آموزش های زیادی پیرامون مباحث مرتبط با پهپادها و مولتی روتورها پیدا خواهید کرد که برترین کمک گر شما در تحقق این رویاها هستند.