Дрон, у якого всього один двигун. Жодних чотирьох пропелерів, як у квадрокоптера. Ніякого хвостового гвинта чи купи сервоприводів, як у класичного гелікоптера. Просто один мотор, шестидюймовий пропелер і трохи електроніки. Звучить як фантастика? А от хлопець на ім’я Джошуа Берд це зробив.
Він побудував апарат, який за ідеєю взагалі не мав би вміти ні зависати, ні керуватися. Але він і зависає, і слухається стиків. І, що найцікавіше, цей дизайн потенційно може зробити дрони дешевшими, компактнішими і значно простішими у виробництві.
Механічна простота тут — це лише половина історії. Справжнє пекло ховалося в софті.
Щоб змусити один мотор керувати і тангажем, і креном, Джошуа використав хитру шарнірну втулку пропелера. Коли двигун різко прискорюється, лопаті через інерцію трохи відстають. Одна з них піднімає кут атаки, друга — навпаки, зменшує. Виходить різниця підйомної сили по боках, і дрон нахиляється саме туди, куди треба. Головне — точно вчасно дати цей імпульс під час кожного оберту.
Звичайні ESC від дронів із цим завданням не впоралися. На частотах вище 50 прискорень за секунду вони просто губили синхронізацію.
Тому довелося перейти на сервоконтролер moteus R4 з магнітним енкодером. Тепер положення мотора вимірювалося напряму, а не через зворотну ЕРС. Результат? Шестидюймовий пропелер крутився майже на 20 тисяч обертів за хвилину, а мотор встигав прискорюватися і гальмувати 300 разів за секунду. Це, мабуть, найшвидший і найменший шарнірний пропелер, який коли-небудь ставили на літаючий дрон.
Проблеми, які ледь не вбили проєктКоли апарат нарешті зібрали, почалося найцікавіше — спроби злетіти. Перші тести закінчувалися майже миттєвими крашами. Дрон то ревів, як газонокосарка в квартирі, то намагався знести все навколо. Акселерометри просто сходили з розуму від вібрацій на 160 герц. Лопаті на такій швидкості рухалися майже з половиною швидкості звуку і виглядали як суцільна пляма.
Щоб зрозуміти, що відбувається, Джошуа змайстрував свій «бідний» високошвидкісний фотоапарат. Моторний контролер видавав імпульс у потрібний момент оберту, а спалах камери спрацьовував з точністю до мікросекунд. Так вдалося «заморозити» лопаті і побачити, що вони гнуться і хлопають під навантаженням.
Після заміни на жорсткіші пропелери вібрації майже зникли.
Далі була черга за стендом. Бо постійно розбивати пропелери, корпуси з TPU і навіть приймачі — заняття не з найдешевших і не з найвеселіших. На стенді вдалося більш-менш налаштувати ПІД-регулятор, і дрон нарешті почав триматися в повітрі більш-менш стабільно.
- Один мотор замість чотирьох
- Пропелер усього 6 дюймів
- Власна прошивка і для мотора, і для польотного контролера
- Інфрачервоний «маяк» замість компаса
Що даліЗараз дрон все ще прив’язаний до кімнати через цей маяк. Наступним кроком стане лінійний камерний сенсор, який дозволить апарату самому сканувати простір під час обертання і тримати курс без зовнішніх підказок. А ще — навчитися літати автономно.
Код і 3D-моделі вже викладені у відкритий доступ. Якщо цікаво покопатися в деталях — усе можна знайти в описі оригінального відео.
Один мотор. Один пропелер. І купа безсонних ночей. Але воно літає. І це, якщо чесно, досі дивує навіть самого автора.
Запис Інженер зібрав дрон лише з одним мотором: реально літає спершу з'явиться на ProstoMob.
