Вы, как начинающий пилот, решили разобраться в том, как сделать радиоуправляемый квадрокоптер на пульте управления (мини или с камерой) своими руками в домашних условиях. Задача, на первый взгляд, простая, но есть уйма нюансов, на которые следует обратить внимание — об этом в нашей подробной инструкции.

Миф о полной дешевизне

Если вы новичок в авиамоделировании, то следует смириться, что это не дешёвая затея.

Сейчас «полетят тапки», что гуляет видео в сети, где небольшой дрон собрали из подручных материалов и средств всего за 50 рублей, потратив всего 2 часа времени.

Приглядитесь — это прикол. Очень жаль, если вы поверили, что саморезы, пластиковая посуда и алюминиевые уголки смогут в сборе стать полноценным коптером.

Разочаровала информация? Тогда лучше уж купить готовый квадрик RTF (готов к полету, ready to fly) и не морочить голову.

Что потребуется в самом начале

Если всё-таки есть желание , то для начала следует иметь руки из правильного места, а именно, из плеч. Также хотя бы поверхностные познания в электронике и немного — в программировании, решительность и отсутствие лени и, конечно же, детали по списку.

Ах да, ещё следует определиться с основной функцией дрона. В самом начале лучше делать квадрокоптер без камеры. Нужно набить руку в управлении, чтобы одно из дорогостоящих оборудований не разбилось или утонуло.

Немаловажная деталь для начинающих - место, где вы будете выпускать для полётов свой первый дрон. Городская местность отпадает сразу, так как дома, деревья и провода будут мешать пробным полётам. Парк также не подходит. Одно неправильное движение - пострадать может отдыхающий и ваше новоиспечённое детище. Лучше выйти в чистое поле и рулить квадриком в своё удовольствие.

Список основных запчастей:

• рама;
• моторы с контроллерами для них;
• винты;
• аккумулятор для квадрокоптера и пульта управления;
• полётный контроллер;
• пульт управления с приёмом и передачей сигнала;
• зарядное устройство;
• соединительные провода, болтики и прочее;
• инструменты для работы.
  

  Для того, чтобы в будущем осталась возможность модифицировать беспилотник для работы с видео- и фотосъёмкой, следует основание между лучами коптера сделать пошире, чтобы потом вместить остальные девайсы.

Выбор формы квадрокоптера

В первую очередь следует определиться с количеством лучей и винтов на коптере. Есть большое разнообразие в модификациях и внешних видах летающих дронов, исходя из количества лучей, выходящих из центра рамы, бывают три-, квадро-, гекса- и октокоптеры.
Количество пропеллеров может быть больше, чем лучей. Но название не меняется. Например, у квадрокоптера на каждом луче по два двигателя с пропеллерами — это не делает его октокоптером.

Из названия статьи понятно, что речь пойдёт о дронах, у которых четыре оси (и стандартно четыре мотора).
Форма расположения лучей на квадролёте тоже бывает разная (+, Х или Н - образные).

Наиболее популярной моделью среди коптероводов остаётся quatrocopter с расположением лучей в форме Х (его можно увидеть на схеме). Во-первых, сразу два мотора тянут вперёд всю конструкцию, а во-вторых, прицепленная видеокамера не будет видеть перед собой винты.

Что стоит учесть при подборе всех запчастей

Исходя из предполагаемого веса полной конструкции уже FPV- , следует собрать коптер с мощными моторами. Отсюда вытекает приобретение дополнительных аккумуляторов или установка сразу более ёмких.

Для облегчения конструкции раму можно сделать самостоятельно. Варианты есть: начиная от простых деревянных линеек, заканчивая алюминиевым профилем или трубками. На этом можно сэкономить. Главное, чтобы материал был прочный, так как при падении первое, что страдает - лучи коптера.

Конечно, есть уже готовые рамы, но следует остерегаться подделок, иначе после первого же краш-теста отлетит минимум одна «нога». На время навыка управления выигрышнее подручные материалы.

Лучи для квадрокоптера имеют оптимальный параметр - 30-60 см в длину от мотора до мотора.

Чтобы не пораниться и не косить листву ближайших деревьев, а также для тестирования коптера в домашних условиях на пропеллеры можно поставить специальную защиту.

К чему будет крепиться контроллер полёта и все остальные примочки? Здесь тоже можно включить фантазию. Конечно, картонка не подойдёт, но квадрат фанеры, пластиковое основание из-под бокса для CD-дисков - оптимально. Не тяжёлое и выдержит всё то, что требуется нацепить.

Если в перспективе использование экшн-камеры, следует оставить место для приёмника и передатчика сигнала камеры на планшет и место для ее крепежа.

Моторы — их нужно сразу четыре. Для пропеллеров в основном подбираются по диаметру и мощности. Диаметр берётся от параметров рамы (если та самодельная, то на своё усмотрение).

Контроллеры управления двигателями нужны для регулировки скорости вращения лопастями. Мощность двигателей напрямую зависит от веса дрона в сборе.

Аккумуляторы для моторов могут быть разными по ёмкости. Лучше предоставить возможность менять аккомы на большие мощности и, конечно же, использовать не один, а сразу несколько.

Сами винты можно взять 9-12 см. Пара обыкновенных и 2 с обратным вращением. Желательно, чтобы к ним в комплекте шли крепежи сразу на несколько видов моторов.

Самое главное и самое затратное в quatrocopter - это его «мозги», а именно, контроллер полёта — на нём нельзя экономить. Здесь следует учитывать будущие возможности беспилотника. Микроконтроллер лучше брать программируемый (например, Arduino Mega). Датчики к нему можно взять «всё в одном» All In One (гироскоп, акселерометр, барометр, магнитометр), или по минимуму - гироскоп и акселерометр.

Дополнительные функции:

• GPS — программирование маршрута полёта;
• «мягкая посадка» — fail safe (если радиосвязь с пультом потеряется, то коптер плавно сядет, а не рухнет на землю);
• FPV (first person view) — вид от первого лица, а наблюдение из планшета.

Передатчик на управляющую плату стоит подбирать по карману. Главное, чтобы было не менее четырёх каналов и частота 2,4 ГГц. Его можно купить для левши или правши.

С проводами, конечно, придётся повозиться, но в умелых руках это время пройдёт быстро.

На ножки коптера или на сами лучи на раме лучше прикрепить специальную мягкую подкладку, чтобы на твёрдых поверхностях посадка была легче.

Легко не будет, но будет интересно и занимательно!

Еще несколько идей для дронов

Но умельцы не ограничиваются только стандартными материалами для создания радиоуправляемых квадрокоптеров — они используют и детали конструкторов лего, и бумагу, и бутылки, и кулеры, самостоятельно создавая чертежи и поэтапно создавая свое устройство.

Квадрокоптер из бумаги

Представьте себе, бывают и бумажные летательные аппараты! Конечно, они не предусматривают серьезных нагрузок, так что создают их просто ради развлечения.

В качестве креплений для бумажных моделей используют клеящий пистолет и стяжки из пластика. Также обязательным элементом становятся маленькие деревянные брусочки — это необходимо для того, чтобы бумага не порвалась стяжками при нагрузках.

Дрон из кулеров

Если у Вас в руках оказались старые кулеры от компьютера — не спешите их выбрасывать! Из них получится прекрасный (хоть и не самый сильный) коптер. Для создания вам понадобятся четыре компьютерных вентилятора и тот же набор материалов и инструментов, что и для обычного дрона — но без моторчиков.

Плата управления квадрокоптером - MultiWii NanoWii ATmega32U4 , подсоединяется к компьютеру по usb, позволяет заливать настройки и конфигурации.

Аккумулятор - Nano-Tech 2200 30C , лучше брать сразу пару, так как выезжать ради полетов на одном аккумуляторе быстро надоедает. Я обычно с собой на выезд беру не менее 4-х аккумуляторов.

Зарядное устройство - HobbyKing Variable 6S 50W 5A , зарядник необходим для перезарядки аккумулятора.

Кроме этого потребуется аппаратура радиоуправления квадрокоптером. Я предпочтение отдаю Turnigy 9x , это наилучшее соотношение цена/качество. Дальность радиоуправления около 800-900 метров. Приемник идет в комплекте с передатчиком.

Соединители платы управления с приемником Turnigy 9x , они позволяют легко соединить приемник и мозги квадрокоптера.

«Силиконовые» провода для удлинения питания моторов - красный , черный - взять пару штук того и другого.

Сборка радиоуправляемого квадрокоптера своими руками

Для начала надо определиться - будете использовать стандартную раму или решите изготовить свою.

Покупная рама удобна, но в случае поломки придется ждать, пока приедет запасная деталь. Самодельная рама квадрокоптера собранная своими руками позволяет починить поломку за 20-30 минут, но требует дополнительной работы при изготовлении квадрокоптера.

Наиболее простым вариантом является использование пластиковых труб для проводки проводов. Они легкие и достаточно прочные. К тому же можно купить и поворотные части и крепления к стене, которые подходят для крепления электродвигателей к раме.

В результате получается очень прочная конструкция которая позволяет возить не только электронику самого квадрокоптера, но и камеру для видеосъемки с квадрокоптера.

Вот видео по сборке квадрокоптера из таких труб.

Можно сделать и раму из алюминиевых квадратных трубок.

Для такой постройки вы можете скачать чертежи квадрокоптера . Кстати, эта конструкция рассчитана на полеты с фотоаппаратом, именно по этому у нее такие длинные «ноги».

Подключение электроники квадрокоптера

Вся электроника собирается как на картинке ниже.

Настройка квадрокоптера

Настройка квадрокоптера требует изучения инструкции, просто подключить и полететь не получится. Необходимо загрузить ПО для «мозга» квадрокоптера с сайта, выбрать конфигурацию квадрокоптера, настроить параметры и залить все это по USB в плату управления.

Тут лучше всего обраться к профессионалам, прочитать форум по квадрокоптерам или попросить настроить того, кто уже разбирался с подобной настройкой.

Дело в том, что прошивки выпускаются достаточно часто, а каждая прошивка весьма сильно отличается от предыдущей. Так что рассказывать как настраивать на текущей особого смысла не имеет.

Как научиться летать на квадрокоптере

Лучше всего начать летать на небольшом квадрике, который умещается на ладони. За счет малого веса он не ломается при падении.

Таким простым квадрокоптером, который можно подключить к передатчику Turnigy 9х является Q-Bot Mini, для него есть хороший обзор .

Конечно, дополнительная покупка мелкого квадрокоптера немного накладна, но, летая на таком вы научитесь управлять и сможете летать на большом квадрокоптере с камерой без падений! А мелкую игрушку всегда можно будет подарить ребенку.

Ну и на последок, небольшое видео полета на квадрокоптере, запись с камеры.

Я занимаюсь квадрокоптерами в качестве хобби уже почти полгода. На свой последний аппарат я навесил камеру (GoPro HD Hero 2) и видеопередатчик, и летал на нем через видеоочки - крутейшее ощущение, я вам хочу сказать. Нo техника была нe идеальной. Старая рама X525 с алюминиевыми балками была недостаточно стабильной для веса в 1.8кг, коптер в воздухе потряхивало, да и выглядело это всe достаточно колхозно. Поэтому было принятo решение строить новый квад, на собственноручно разработанной раме, с учетом всех потребностей. А потребности были следующие:

• Место под всe оборудование. На новой раме должно былo быть достаточно места для камеры (без пропеллеров в картинке), передатчика, OSD, большого аккумулятора, плюс электроники управления (плата контроллера полета и GPS).
• Стабильность. Рама должна быть максимально жесткой, но в то же время обеспечивать виброизоляцию камеры от моторов.
• Внешний вид. Хотелось сделать коптер таким, чтобы было приятно на него смотреть, а не типичным для начинающих комком проводов и стяжек на стандартной крестовидной раме.
• (Вторично) Вес. Коптер на базe X525 весил 1.8кг с камерой и батарейкой, хотелось эту цифру слегка уменьшить, заодно и приподнять время полета на одном аккумуляторе.

Разработка

Однако полностью под мои потребности Spidex не подходил. Во-первых, в нем использованы алюминиевые трубки, от которых я уже натерпелся - гнутся они, причем даже без аварий, просто от постоянной нагрузки. Во-вторых, я использую камеру GoPro Hero HD2, одолженную на неопределенный срок у сожителя - я нe готов монтировать ее на коптер без защитного корпуса, а Spidex этого не предусматривает.

Короче говоря, от Spidex я решил использовать только общую компоновку. Раму я решил собирать самостоятельно, используя стеклопластиковые пластины и карбоновые трубы с зажимами. У знакомого дома стоит фрезерный станок, на котором можно вырезать пластины необходимой формы. Чтобы создать эту самую форму, я засел за LibreCAD, и вот что у меня получилось:

Общий вид коптера сверху

Центральные пластины и держатели камеры и аккумулятора

Удовлетворившись данным результатом, я передал чертежи знакомому, и заказал всe необходимые детали в местных (немецких) онлайн-магазинах. В частности, были куплены карбоновыe трубки (16x14мм, метровой длины, три штуки - для рамы нужны будут две, ну и про запас), зажимы для них вместе с подходящими винтами/гайками (из набора FCP HL от Flyduino), провода для прокладки через трубки к моторам, виброизоляторы (сайлент-блоки под М3), и куча всякой мелочевки.

Всю электронику я решил использовать с предыдущего коптера. Два квада мнe ни к чему, все прекрасно работает - зачем покупать новые детали? Список той самой электроники и других деталей, перекочевавших с предыдущей модели:

• Моторы: 4x NTM 28-30 750kv
• Контроллеры моторов: 4x HobbyKing Blue Series 30A, с прошивкой SimonK
• Пропеллеры: 4x Graupner E-Prop 11x5
• Плата управления: Crius MultiWii SE v0.1, с MultiWii 2.2
• Аккумуляторы: Turnigy Nanotech 4S 4500mAh 25-35C
• Камера: GoPro HD Hero2
• Видеопередатчик: ImmersionRC 5.8G 25mW
• Антенна: Clowerleaf 5.8G, DIY от умельца на местном форуме
• OSD: MinimOSD с прошивкой KV Team OSD для MultiWii 2.2
• GPS: Drotek I2C GPS
• Радиоприемник: Graupner HoTT GR-16, под мой передатчик (MX-16)

Сборка

Сборка коптера в 23 картинках

Детали разложены на столе, сборка начинается. Порядок долго не продержался…

Для начала пилим трубки под нужную длину - 22см и 28см, все четыре пилятся из одной метровой трубки. Пилкой для металла с мелкими зубьями идет очень хорошо.

Примеряем зажимы к нижнему центру.

Центр собран для проверки, все ли стыкуется как надо. Вроде да.

Прикрутил все остальные части рамы. Похоже, что почти готово? Как бы не так.

Оси моторов нужно обрезать - они выступают с задней стороны, и мешают установке сверху трубок. Обклеиваем мотор клейкой лентой, дабы не допустить попадания металлических опилок внутрь…

… и Дремелем его, Дремелем. Дремель режет 3-миллиметровую ось как нож масло. Главное защитные очки нe забыть.

Снимаем термоусадку с контроллеров моторов, чтобы припаять новые провода.

Провода нарезаны под нужную длину. Припаиваем разъмы для моторов. По три фазы на мотор, паять надо дофига - и это всeго лишь квад.

Размещаем контроллеры на нижней полураме.

Прикручиваем мотор и проводим кабеля через трубку. Всe собирается, как запланировано!

Изолируем контроллеры новой термоусадкой, когда все кабеля на месте.

Устанавливаем контроллеры моторов на их окончательную позицию. Проводов многовато, но достаточно чисто.

Разводка проводов от аккумулятора, методом RCExplorer. Сначала собираем провода от контроллеров пучком…

… стягиваем тонкой медной проволокой…

… спаиваем, и изолируем термоусадкой. Соединение получается механически крепкое, и хорошо проводящее.

Примеряем итоговую сборку: все совпадает! Верхняя полурама еще не прикручена, просто лежит сверху.

Верхняя полурама с управляющей электроникой в центре (контроллер и GPS) и виброизолированными трубками с камерой и аккумулятором.

Видеооборудование нa нижней стороне верхнего центра: видеокабель из камеры идет в MinimOSD, там на него накладывается информация из полетного контроллера, и дальше в видеопередатчик.

Нижняя полурама готова к установке верхней. Моторы приподняты, чтобы зажимы в центре не распались, когда будут откручены временные гайки.

Устанавливаем и прикручиваем верхнюю полураму. Затягиваем гайки, соединяем всe провода…

… готово!

Вот такой коптер получился. Единственное, чем я недоволен - это вес. Облегчить конструкцию не удалось, за счет зажимов для трубок и огромного количества винтов с гайками общий вес поднялся до 1950 грамм. Однако это еще вполне в рамках мощности привода - мои сомнения были полностью развеяны во время первого полета.

Первый полет

Ощущения от первого полета: фантастика! Коптер стоит в воздухe как вкопанный, отлично управляется как визуально, так и через FPV. Время полета на одном заряде - 14 минут, и запаса мощности хватает с лихвой для вполнe комфортабельного полета и маневрирования. С настройками контроллера я еще слегка поковыряюсь - GPS работает плохо (позицию практически не держит, return-to-home не работает), да и PID-параметры надо подстроить (убавить P по оси крена, чтобы избавиться от видимых в видео легких поперечных вибраций).

В общем и целом, проект удался. Коптер я буду активно использовать для полетов и съемок в ближайшие недели.

Любые вопросы, комментарии и т.д. приветствуются.