Saya perhatikan bahwa hampir semua penelitian yang dilakukan dengan robot helikopter dilakukan menggunakan quadcopters (empat baling-baling). Mengapa ada begitu sedikit pekerjaan yang dilakukan menggunakan tricopters dibandingkan? Atau jumlah baling-baling yang berbeda? Bagaimana dengan empat baling-baling yang menjadikan quadcopters pilihan paling populer?
quadcopter
design
uav
golmschenk
sumber
sumber
Jawaban:
Setidaknya sebagian quadrotor menawarkan keseimbangan yang bagus antara kompleksitas dinamika dan kebutuhan daya. Dengan helikopter rotor tunggal tradisional, kontrol adalah fungsi dari orientasi rotor yang berarti Anda harus mengubah orientasinya untuk mengubah arah pesawat. Ini membuat hubungan mekanis yang sangat kompleks secara komparatif berbicara dan mempersulit dinamika. Dengan tri-copters dinamika mencakup ketidakseimbangan momen yang disebabkan oleh pemintalan rotor. Dengan lebih dari empat rotor Anda mendapatkan stabilitas yang ditingkatkan dan beberapa kemampuan untuk menangani kegagalan, seperti motor mati, tetapi Anda dengan cepat mengalami masalah daya. Semakin banyak motor yang Anda butuhkan untuk mengemudi semakin tinggi kebutuhan daya Anda dan quadrotor sudah sangat haus daya. Ini adalah masalah utama dalam robotika secara umum.
sumber
Anda membutuhkan 4 derajat kebebasan untuk mengendalikan yaw, pitch, roll, dan dorong.
Oleh karena itu empat alat peraga adalah jumlah minimum aktuator yang diperlukan. Tricoptors memerlukan servo untuk memiringkan satu atau lebih rotor yang lebih rumit secara mekanis.
Tidak ada batasan untuk hanya 4 alat peraga, hexa + coptors juga sangat umum.
Umumnya Anda menginginkan jumlah alat peraga yang rata kecuali Anda memiringkan sehingga kekuatan yaw seimbang.
Memilih jumlah yang tepat dari baling-baling yang digunakan melibatkan banyak pengorbanan rumit. Satu penyangga tidak boleh terlalu besar atau inersia membuat multicopter tidak stabil (itulah sebabnya Anda melihat lebih banyak alat peraga daripada alat peraga yang lebih besar untuk multirotor besar).
Baling-baling besar jauh, jauh, lebih efisien daripada banyak baling-baling kecil, itulah sebabnya pada dasarnya ada batasan ukuran pada multicoptors (kecuali Anda menggunakan pitch variabel / kolektif yang akan menjadi bodoh).
sumber
Saya pikir alasan utamanya adalah mereka lebih mudah dibangun dengan cara yang stabil. Sudut 120º lebih sulit untuk diperbaiki dari sudut 90º.
Hal lain yang sedikit lebih mudah dipahami adalah bagaimana hubungan antara baling-baling mengarah ke berbagai jenis gerakan. Memikirkan baling-baling yang berbeda bergerak dengan kecepatan dan arah yang berbeda dan bagaimana hal itu mempengaruhi gerakan robot adalah sesuatu yang intuitif, karena Anda tidak harus melakukan banyak trigonometri di kepala Anda.
Terakhir, ini hanya kompromi yang bagus antara stabilitas / kemampuan pengendalian dan biaya, karena motor biasanya merupakan salah satu komponen paling mahal untuk robot semacam itu.
sumber
Jawaban mekanis di atas benar. Masalah stabilitas inheren dengan motor tunggal besar ditukar dengan comtrol dinamis lebih dari 12 dimensi akselerasi, yaw, pitch, roll yang dapat digabungkan sebagian (matriks rotasi translasional amd) di mana seseorang disajikan dengan kerangka inersia diagonal disederhanakan untuk membangun dinamika model dengan. Dalam model ini ada juga hubungan terbalik antara jari-jari quad dan kelincahan translasi dan rotasi. Menjadi sangat mudah untuk "menghindari peluru" di jari-jari sangat kecil.
Untuk menjawab pertanyaan, Bagaimana Anda mendapatkan gerakan menguap murni dengan quadcoptor? , dalam komentar untuk jawaban ini , Anda mendapatkan menguap murni dengan cara berikut:
Motor Utara dan Selatan berputar dengan kecepatan yang sama tetapi secara kolektif pada kecepatan yang lebih tinggi (atau lebih rendah) dari Motor Timur dan Barat yang juga pada kecepatan yang sama.
Itu tidak akan melempar atau memutar, itu akan menguap kalian semua. (Maaf)
Lebih jauh lagi, dalam perangkat lunak seseorang dapat mengontrol helikopter setelah mematikan baling-baling utara dan selatan dengan mengorbankan kontrol yaw, pesawat akan terus berputar dan selama frekuensi refresh rate perangkat lunak mampu menangani kecepatan rotasi yaw helikopter itu. tetap persis sama stabil (semacam) dimensi akselerasi terpotong dan respons atau brengsek juga agak terpotong tetapi dapat bergerak pitch dan menguap sama saja dengan mengkompensasi dalam perangkat lunak. (Keadaan yaw yang diinginkan menjadi hampir digabungkan dengan keadaan fisik)
sumber