Ponieważ drony wciąż szturmują świat, być może w pewnym momencie zastanawiałeś się, jak powstają te miniaturowe maszyny latające. Nie trzeba być geniuszem, aby wiedzieć, że drony są projektowane przez inżynierów, ale prawdziwe pytanie dotyczy rodzaju inżynierów, którzy produkują drony.
Inżynierowie zaangażowani w produkcję dronów to inżynierowie mechanicy, aeronautyka, oprogramowanie, sterowanie, komputery i elektrycy. Drony obejmują zaawansowane technologie i ich cięcia produkcyjne w kilku dyscyplinach inżynieryjnych.
Łatwo pomyśleć, że drony są produkowane przez inżynierów w jednej dyscyplinie. Ale kiedy pomyślisz o różnych połączonych ze sobą systemach dronów, które współpracują ze sobą, aby komunikować się i funkcjonować zgodnie z przeznaczeniem, zaczynasz dostrzegać złożoność związaną z produkcją dronów.
W tym artykule omówię różne rodzaje inżynierii zaangażowanej w projektowanie i produkcję dronów. Wielu inżynierów ma kluczowe znaczenie dla produkcji tych maszyn latających, których świat nie może mieć dość.
Inżynierowie mechanicy
Inżynierowie mechanicy odgrywają kluczową rolę w produkcji dronów, ponieważ ta dziedzina ma podstawowe znaczenie dla projektowania, budowy i użytkowania dronów. Inżynier mechanik dronów potrzebuje dogłębnego zrozumienia zasad fizyki i musi rozumieć takie pojęcia, jak dynamika lotu, napęd i metody produkcji.
To inżynierowie mechanicy budują i testują różne systemy i podsystemy dronów. Inżynierowie mechanicy projektują prototyp dronów i odgrywają kluczową rolę we wprowadzaniu prototypu na rynek.
Zanim prototyp mógł trafić na rynek, musiał przejść kilka rund testowych i odpowiednich ulepszeń, aby upewnić się, że model jest super niezawodny i zapewnia satysfakcjonujące wrażenia użytkownikom. To wymagająca i przyjemna praca, którą wykonują inżynierowie mechanicy, aby zapewnić Ci niezawodne drony.
Ponieważ istnieje wiele przepisów dotyczących projektowania dronów, zadaniem inżynierów mechaników jest uwzględnienie tych wytycznych w projektowaniu dronów. Ponadto muszą mieć szeroką wiedzę na temat materiałów i sposobu, w jaki te materiały zachowują się w różnych środowiskach.
Celem inżynierów mechaników podczas projektowania dronów jest opracowanie produktu, którego geometria zapewnia maksymalną wytrzymałość, a jednocześnie jest lekki i wydajny. Doprowadziło to do tego, że konstrukcja quadkoptera jest najpopularniejsza na rynku, ponieważ jest to najprostsza i najsolidniejsza konstrukcja drona z mechanicznego punktu widzenia.
Inżynierowie elektrycy
Jak być może już wiesz, elektrotechnika ma coś wspólnego z elektrycznością, elektroniką i elektromagnetyzmem. Dziedzina ta obejmuje zasilanie, telekomunikację, systemy sterowania i przetwarzanie sygnałów, z których wszystkie są wykorzystywane w projektowaniu dronów. I to inżynierowie elektrycy wnoszą tę wiedzę do użytku podczas projektowania i produkcji dronów.
Inżynierowie elektrycy wykorzystują również swoją wiedzę specjalistyczną do opracowywania nowych komponentów elektrycznych, rozwiązywania problemów istniejących lub testowania sprzętu.
Drony konsumenckie działają na energię elektryczną. Bez elektryczności drony nie mogą oderwać się od ziemi, a postęp w dziedzinie elektrotechniki jest jednym z głównych powodów, dla których mamy dziś drony.
Do niedawna silniki elektryczne i akumulatory nie były w stanie podnieść własnego ciężaru. W przeszłości hobbyści używali małych silników benzynowych do napędzania samolotów RC. Pojawienie się baterii litowo-polimerowych sprawiło, że drony mogą mieć niezawodne źródło zasilania dzięki mocy wyjściowej i gęstości tego typu baterii.
Praca inżynierów elektryków widoczna jest również w silnikach dronów, niezbędnych do lotu. Większość dronów używa teraz silników bezszczotkowych zamiast konwencjonalnych silników szczotkowych. Silniki szczotkowane są zaprojektowane do używania fizycznych metalowych podkładek do poruszania się lub przesuwania wzdłuż wału silnika, co jest mniej wydajne.
Silniki bezszczotkowe są bardziej wydajne niż silniki szczotkowane, ponieważ nie używają fizycznych metalowych podkładek do przesuwania się wzdłuż wału silnika. Zamiast tego obracają się poprzez selektywną aktywację cewek offsetowych. Mogą mieć sprawność nawet 90%, w przeciwieństwie do typowej sprawności 80% silników szczotkowych.
Inżynierowie elektrycy pracują również nad aspektem sterowania dronami, ponieważ są zaangażowani w systemy sterowania i przetwarzanie sygnału dronów.
Inżynierowie komputerowi
Drony są w pewnym sensie latającymi komputerami, a zatem wymagają specjalistycznej wiedzy inżynierów komputerowych w zakresie projektowania i produkcji. Podzespoły, takie jak mikrokontrolery, czujniki i tranzystory mocy, są wbudowane w drona i mają zasadnicze znaczenie dla wydajności. Zostały one zaprojektowane przez inżynierów komputerowych.
Dzięki wszystkim powyższym komponentom i wiedzy inżyniera komputerowego wszystkie komponenty dronów są w stanie komunikować się ze sobą i przetwarzać algorytmy sterowania, tworząc drona, który można kontrolować za pomocą pilota.
Polecenia są wydawane dronowi przez użytkownika, aby dostać się do mikrokontrolera zamontowanego przez odbiornik radiowy. Polecenia są następnie przetwarzane, a sygnały wyjściowe wysyłane do silników w celu ich wykonania.
Inżynierowie ds. sterowania
Czy kiedykolwiek używałeś drona w trybie sportowym? Tryb Sport zapewnia mnóstwo zabawy i adrenaliny, ponieważ możesz latać szybko, precyzyjnie i wykonywać szalone akrobacje i manewry. A jak to jest możliwe? Dzieje się tak, ponieważ dron jest w stanie wykonywać płynne i szybkie reakcje, gdy go kontrolujesz. Ten poziom precyzji i szybkości nie byłby możliwy bez wysiłków inżynierów automatyków zaangażowanych w produkcję dronów.
Inżynier automatyk potrzebuje dogłębnego zrozumienia dynamiki systemu, aby móc tworzyć algorytmy, które będą zawierać polecenia użytkownika i móc je przetwarzać i przetwarzać ponownie podczas dostosowywania danych wyjściowych.
Latanie dronami byłoby prawie niemożliwe bez wspomaganego komputerowo systemu sterowania. Podczas gdy na dronach zwykle montuje się różne czujniki, najważniejszymi czujnikami, jeśli chodzi o funkcję sterowania, są żyroskop i akcelerometr. Razem te czujniki są określane jako IMU. IMU dokładnie rozpoznaje ruch dronów i dzięki temu rozpoznaniu drony są w stanie unosić się w powietrzu i wykonywać różne manewry.
Inżynier oprogramowania
Drony są niekompletne bez oprogramowania, co w zasadzie oznacza instrukcje, które mówią dronom, co mają robić. Powodem, dla którego możesz wprowadzać polecenia i sprawić, by dron robił to, co chcesz, jest oprogramowanie, które instruuje system komputerowy drona, jak działać.
Inżynierowie oprogramowania mają ogromną wiedzę na temat komputerowych systemów operacyjnych, języków programowania i tworzenia oprogramowania. Inżynierowie ci współpracują z innymi inżynierami podczas projektowania i produkcji dronów i wymyślają kreatywne rozwiązania, aby zaspokoić potrzeby użytkowników.
Inżynierowie lotnictwa
Inżynierowie lotnictwa projektują i produkują drony, samoloty, helikoptery i wszystko, co może latać. Podczas projektowania i opracowywania dronów potrzebna jest wiedza inżyniera lotnictwa, ponieważ został on przeszkolony w zakresie projektowania, konstruowania, analizowania i testowania maszyn zdolnych do lotu, w tym dronów.
Inżynierowie lotnictwa są w stanie doradzić w zakresie optymalnego kształtu ciała i konstrukcji, aby osiągnąć możliwie najbardziej efektywny lot. To oni upewniają się, że dron może pozostać w powietrzu i wykonywać pożądane manewry.