Беспилотники. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Беспилотники в последнее время получают все большее распространение. Их начинают применять повсеместно: в воздухе, на воде и на суше. Ученые всего мира возлагать большие надежды на беспилотные устройства и рассчитывают, что в будущем не будет ни одной сферы, где они не будут применяться. Сегодня эти аппараты являются одним из наиболее перспективных направлений в развитии военных технологий. Их применение уже привело к существенному изменению тактики ведения боя.

Планируется, что и в гражданском секторе произойдут существенные изменения. К 2025 году глобальный рынок технологий использования беспилотников вырастет в несколько сотен раз, что приведет к вытеснению многих существующих операционных процессов. Стоимость аппаратов постепенно снижается, а с внедрением их в крупносерийное производство они станут стоить совсем немного, что приведет к их повсеместному использованию.

Виды

Воздушные беспилотники (БПЛА) находят все большее применение, так как воздушным дроном управлять на порядок проще, ведь в воздухе практически отсутствуют какие-либо препятствия. Это многообразные летающие военные роботы, дроны для фото и видеосъемки, развлекательные аппараты, дирижабли, в том числе агрегаты доставляющие товары и посылки.

БПЛА по предназначению:

Коммерческие или гражданские. Они предназначены для перевозки грузов, строительства, удобрения полей, научных исследованиях и тому подобное.

Bespilotniki grazhdanskie

Потребительские. В большинстве случаев они используются для развлечения, к примеру, для гонок, снятие высотных видео и так далее.

Bespilotnik potrebitelskii

Боевые. Они имеют сложную конструкцию, их используют для военных целей.

Bespilotniki boevye 1

По конструкции воздушные беспилотники могут быть следующих видов:

Беспилотники с фиксированным крылом. К их преимуществам можно отнести большую дальность и скорость полета.
Мультикоптеры. Они могут иметь разное число пропеллеров: от 2-х до 8-ми. Пропеллеры у некоторых моделей могут складываться.
Беспилотники вертолетного типа.
Конвертопланы. Особенность таких моделей в том, что они взлетают «по вертолетному», а в полете передвигаются подобно самолету, опираясь на крылья.
Глайдеры или планеры. Эти устройства могут быть с двигателем или без двигателя. В большинстве случаев их используют для разведывательных операций.
Тейлситтеры. БПЛА для смены режима полета поворачивает свою конструкцию в вертикальной плоскости.
Экзотические. Эти устройства имеют нетипичную конструкцию, к примеру, аппараты, способные садиться на воду, взлетать с нее и погружаться в нее. Также это могут быть устройства, которые приземляются на вертикальную поверхность и могут карабкаться по ней.
Привязные беспилотники. Их особенность в том, что энергия поступает к такому дрону по проводу.
Миниатюрные.
Модульные.

Наземные беспилотники. Их конструкция создается с учетом наличия многочисленных препятствий и объектов, которые могут оказаться под колесами. Также здесь необходимо учитывать тип грунта. В данном случае большой перспективой обладают военные разработки.

Bespilotnik nazemnyi

На ровных покрытиях ситуация обстоит несколько по-другому. В этом направлении работает множество компаний, развивающих гражданский автомобильный сектор. Ограничивают внедрение подобных устройств действующие законы. Но сегодня уже имеются определенные подвижки, которые позволят в ближайшие годы внедрить эти автомобили.

Водные беспилотники. Это танкеры, подлодки, робо-рыбки и так далее. Изобретатели постоянно совершенствуют устройства, создавая роботехнические водомерки, медузы, рыбки.

Bespilotnik vodnyi

Космические беспилотники. Их особенность в том, что это невероятно сложные и точные устройства, которые не терпят ошибок. На их производство выделяются огромные деньги, но в основном создаются единичные экземпляры.

Устройство

Беспилотные летающие устройства в большинстве случаев состоят из следующих основных элементов:

Аккумуляторная батарея.
Устройство регуляции оборотов винта.
Пропеллер.
Двигатель.
Полетный контроллер.
Рама.

Основой летающего аппарата является рама. Именно на нее устанавливаются все элементы. В большинстве случаев ее делают из полимеров и разных сплавов металлов. Полетный контроллер управляет дроном. На него приходят сигналы от пульта управления. В контроллер входят процессор, барометр, который, определяет высоту, акселерометр, гироскоп, GPS-навигатор, оперативное запоминающее устройство, устройство приема сигнала.

Двигатели, регуляторы и пропеллеры отвечают за полет беспилотника. При помощи регулятора задается скорость летающего аппарата. Аккумулятор является источником энергии для двигателя, а также других элементов дрона. Коммерческие и потребительские беспилотники управляются при помощи пульта управления. Военные агрегаты управляются как с помощью пульта, так и спутниковых систем.

Устройство наземных беспилотников несколько отличается от летающих. Большая часть разработчиков применяет уже существующие транспортные средства, в которые встраивает средства управления, камеры, сенсоры и датчики. По степени автоматизации это могут быть полностью автономные устройства или агрегаты, которые управляются частично или полностью человеком, но на расстоянии. Военные наземные беспилотники могут быть миниатюрными в виде червей и змей и огромными в виде танков, разминирующих, десантных и пехотных машин.

Устройство гражданских машин выполнена с учетом следующих элементов:

Лазерные, звуковые, инфракрасные и другие датчики.
Навигация, которая объединяет электронные карты и GPS систему.
Сервер с аккумуляторами и ПО.
Автоматизированные органы управления, куда входят система управления движком, управление рулем, система тормозов.
Трансмиссия.
Беспроводная сеть, через которую может происходить управление, загружаться программы, карты и другие данные.

Принцип действия

Коммерческие и потребительские беспилотные устройства в большей части случаев управляются при помощи пульта управления. Однако могут быть и полностью автоматические аппараты. Пульт дистанционного управления отправляет сигналы в контроллер.

Контроллер производит обработку полученных сигналов, и далее отправляет команды на различные элементы беспилотника. К примеру, сигнал об увеличении скорости заставляет пропеллер крутиться быстрее, что приводит к повышению скорости и перемещения беспилотника.

В полностью автоматизированных наземных аппаратах отсутствуют типичные органы управления, свойственные стандартным автомобилям. Здесь нет педалей, рулевого колеса. Пассажиру необходимо только активировать, то есть указать пункт назначения, куда ему нужно ехать, или деактивировать систему.

Беспилотные автомобили обычно имеют разнообразные датчики и сенсоры, которые помогают им ориентироваться в пространстве. Основой их, к примеру, может быть 64-лучевой светодальномер, который устанавливается на крыше машины. При помощи этого прибора генерируется детальная карта пространства, которая находится вокруг машины. Далее автомобиль комбинирует полученные сведения с высокоточными картами и обрабатывает их.

В результате он может передвигаться, избегая любых возникающих препятствий. Также на автомобиле находятся и другие сенсоры и приборы, в том числе радары на бамперах, камеры переднего и заднего вида, инерциальные измерители, колесные датчики, позволяющие определять положение и отслеживать движение автомобиля.

Применение

Bespilotniki primenenie

Гражданские применяются в промышленности, сельском хозяйстве, охранных и логистических операциях.
Системы с применением беспилотников и специального программного обеспечения могут автономно обследовать необходимую местность, создавая двух или трехмерные карты. К тому же они могут получать визуальные данные, которые помогут строителям и архитекторам принимать верные решения в строительстве, электроснабжении и так далее.
Такси и аэротакси без водителя. Человеку достаточно только вызвать такси на своем гаджете, чтобы оно приехало к нему и доставило в необходимое место. На данный момент такие возможности только тестируются, но в будущем именно таким способом основная масса горожан будет перемещаться по своим делам.
Беспилотные аппараты открывают огромные возможности перед военными. Уже не надо рисковать жизнями людей, чтобы выполнить поставленную задачу. Военная техника может управляться оператором за тысячи миль от места действия. Танки и самолеты могут вообще стать полностью автоматизированными. В них достаточно будет загрузить программу, чтобы они выполнили поставленную задачу. Уже сегодня появились дроны, которые могут стрелять ракетами, сбрасывать бомбы.

Bespilotniki boevye 2

Военные создают и более миниатюрные устройства в виде насекомых, червей и змей. Они смогут незаметно использоваться для разведки и даже для уничтожения целей. К примеру, дрон в виде осы может напасть на врага, кольнув его жалом и выпустив смертельный яд.

Беспилотные аппараты могут использоваться для доставки грузов, пиццы, почты или медикаментов.
БПЛА помогают бороться с браконьерами, выявлять пожары и свалки, сажать леса, инспектировать вырубки, вести учет животных в стаде.