В последние годы беспилотники получают все большее распространение. Они начинают использоваться повсеместно: в воздухе, на воде и на суше. Ученые всего мира возлагают большие надежды на беспилотники и ожидают, что в будущем не останется ни одной области, где бы они не использовались. В настоящее время эти устройства являются одним из наиболее перспективных направлений в развитии военных технологий. Их использование уже привело к значительному изменению тактики ведения боя.
Значительные изменения планируются и в гражданском секторе. Глобальный рынок беспилотных технологий вырастет в несколько сотен раз к 2025 году, что приведет к вытеснению многих существующих операционных процессов. Стоимость машин постепенно снижается, и по мере внедрения в крупносерийное производство они будут стоить мало, что приведет к их широкому распространению.
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 исследований и так далее.
- Потребитель. В большинстве случаев они используются в развлекательных целях, например, для гонок, высотных съемок и т.д.
- Боевые действия. Они имеют сложную конструкцию и используются в военных целях.
По конструкции воздушные беспилотники могут быть следующих видов:
- Стационарные беспилотники. Их преимущество заключается в большей дальности и скорости полета.
- Мультикоптеры. Они могут иметь разное количество пропеллеров: от 2 до 8. Пропеллеры некоторых моделей могут складываться.
- Беспилотники вертолетного типа.
- Конвертопланы. Отличительной особенностью этих моделей является то, что они взлетают «вертолетом» и двигаются, как самолет в полете, опираясь на крылья.
- Планеры или планерки. Эти устройства могут быть с двигателем или без него. В большинстве случаев они используются для разведывательных операций.
- Хвосты. БПЛА поворачивает свою конструкцию вертикально, чтобы изменить режим полета.
- Экзотика. Эти устройства имеют необычный дизайн, например, они могут садиться на воду, взлетать с нее и погружаться в воду. Они также могут быть устройствами, которые приземляются на вертикальную поверхность и могут подниматься.
- Беспилотные летательные аппараты. Их особенностью является то, что питание такого дрона осуществляется через кабель.
- Миниатюры.
- Модульный.
Наземные беспилотники. Их конструкция создана с учетом наличия многочисленных препятствий и предметов, которые могут попасть под колеса. Опять же, необходимо учитывать тип грунта. В этом случае военные разработки имеют большую перспективу.
На ровной местности ситуация несколько иная. Многие гражданские автомобильные компании работают в этом направлении. Законодательство ограничивает развертывание таких устройств. Но уже сейчас есть некоторые наработки, которые позволят внедрить эти автомобили в ближайшие годы.
Водные дроны. К ним относятся танкеры, подводные лодки, рыбы-роботы и так далее. Изобретатели постоянно совершенствуют устройства, создавая роботизированные водные дроны, медуз, рыб.
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:
- Аккумулятор.
- Устройство контроля скорости вращения пропеллера.
- Пропеллер.
- Двигатель.
- Полетный контроллер.
- Рама.
Основой летательного аппарата является рама. Это рама, в которую монтируются все компоненты. В большинстве случаев он изготавливается из полимеров и различных металлических сплавов. Полетный контроллер управляет беспилотником. Он получает сигналы от панели управления. Контроллер содержит процессор, барометр, определяющий высоту, акселерометр, гироскоп, GPS-навигатор, оперативное запоминающее устройство и устройство приема сигнала.
Двигатели, контроллеры и пропеллеры отвечают за полет дрона. Контроллер используется для настройки скорости дрона. Аккумулятор является источником питания для двигателя, а также других компонентов дрона. Коммерческие и потребительские беспилотники управляются с помощью пульта дистанционного управления. Военные подразделения управляются как с помощью дистанционного управления, так и с помощью спутниковых систем.
Конструкция наземных дронов несколько отличается от конструкции летающих дронов. Большинство разработчиков используют существующие автомобили, с которыми они интегрируют элементы управления, камеры, датчики и сенсоры. По степени автоматизации это могут быть полностью автономные устройства или устройства, которые частично или полностью управляются человеком, но на расстоянии. Военные наземные дроны могут быть миниатюрными в виде жуков и змей или огромными в виде танков, машин разминирования, амфибий или пехоты.
Устройство гражданских машин выполнена с учетом следующих элементов:
- Лазерные, звуковые, инфракрасные и другие датчики.
- Навигация, сочетающая в себе электронные карты и систему GPS.
- Сервер с батареями и программным обеспечением.
- Автоматизированное управление, которое включает в себя систему управления двигателем, рулевое управление, тормозную систему.
- Трансмиссия.
- Беспроводная сеть, позволяющая управлять, загружать программы, карты и другие данные.
Принцип действия
Коммерческие и потребительские беспилотники в основном управляются с помощью дистанционного управления. Однако могут быть и полностью автоматизированные машины. Пульт дистанционного управления посылает сигналы на контроллер.
Контроллер обрабатывает полученные сигналы, а затем посылает команды различным компонентам дрона. Например, сигнал на увеличение скорости заставляет пропеллер вращаться быстрее, в результате чего увеличивается скорость и движение дрона.
Полностью автоматизированные наземные транспортные средства не имеют типичных органов управления, как в обычном автомобиле. Нет ни педалей, ни руля. Пассажир должен только активировать, т.е. указать пункт назначения, в который нужно ехать, или деактивировать систему.
Автомобили без водителя обычно оснащены множеством датчиков и сенсоров, помогающих им ориентироваться в пространстве. Например, они могут полагаться на 64-лучевой измеритель освещенности, который устанавливается на крыше автомобиля. Это устройство генерирует подробную карту пространства вокруг автомобиля. Затем автомобиль объединяет полученную информацию с высокоточными картами и обрабатывает ее.
В результате он может ехать, избегая любых возникающих препятствий. На автомобиле также имеются другие датчики и приборы, включая радары на бампере, передние и задние камеры, инерционные датчики и датчики колес для позиционирования и отслеживания автомобиля.
Применение
- Гражданское применение включает промышленные, сельскохозяйственные, охранные и логистические операции.
- Системы, использующие беспилотники и специальное программное обеспечение, могут автономно обследовать необходимую местность, создавая двух- или трехмерные карты. Кроме того, они могут собирать визуальные данные, которые помогут строителям и архитекторам принимать правильные решения о строительстве, энергоснабжении и так далее.
- Такси без водителя и воздушное такси. Все, что нужно сделать человеку, это вызвать такси на своем гаджете, и оно приедет к нему и доставит в нужное место. В настоящее время такие возможности только тестируются, но в будущем это будет способ, с помощью которого большинство горожан смогут выполнять свои поручения.
- Беспилотники открывают огромные возможности для военных. Больше нет необходимости рисковать жизнью людей, чтобы выполнить работу. Военные машины могут управляться оператором, находящимся за тысячи километров. Танки и самолеты могут даже стать полностью автоматизированными. Все, что им нужно сделать, это загрузить программу, и они смогут выполнить работу. Уже появились беспилотники, которые могут стрелять ракетами и сбрасывать бомбы.
Военные также создают небольшие устройства в виде насекомых, червей и змей. Их можно скрытно использовать для разведки и даже для уничтожения целей. Например, похожий на осу дрон может атаковать врага, уколов его своим жалом и выпустив смертельный яд.
- Дроны можно использовать для доставки грузов, пиццы, почты или лекарств.
- БПЛА помогают бороться с браконьерами, обнаруживать пожары и свалки, сажать леса, контролировать вырубку и отслеживать животных в стадах.
