کوادکوپتر چیست؟ معرفی تاریخچه، انواع و کاربردهای Quadcopter

یکی از انواع پهپاد یا هواپیماهای بدون سرنشین کوادکوپتر (Quadcopter) است، که به دلیل داشتن چهار پروانه به عنوان کواد (چهار) کوپتر شناخته می‌شود.  این وسیله پروازی پر مخاطب با استفاده از 4 موتور، سبب ایجاد نیروی لیفت شده و در آسمان پرواز می‌کند. در این مقاله از ایرانیجو شما را با کوادکوپترها، انواع و کاربرد آن آشنا سازیم. اگر شما نیز به دنیای هیجان انگیز کوادکوپترها علاقمند هستید، تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

تعریف کوادکوپتر

همانطور که قبلا در مقاله‌ای با عنوان پهپاد چیست توضیح دادیم، مولتی روتورها یکی از انواع اصلی پهپادها هستند و کوادکوپتر در دسته مولتی روتورها قرار می‌گیرد.

مولتی روتورها برای ایجاد نیروی بالا روندگی از تعدادی موتور استفاده می‌کنند و نام گذاری آن‌ها بر اساس تعداد موتور‌های مورد استفاده است.

 به عنوان مثال سینگل کوپتر (تک موتوره) ، هلیکوپتر (بالگرد) ، دوال کوپتر (دو موتوره) ، تترا کوپتر (۳ موتوره) ، کوادکوپتر (۴ موتوره)، پنتا کوپتر (۵ موتوره) و هگزا کوپتر (شش موتوره) و همچنین اکتا کوپتر (نه موتوره) اعضای خانواده بزرگ مولتی روتورها هستند.

در حال حاضر کوادکوپتر ها به دلیل هزینه معقول و کاربری آسان جزء پرطرفدارترین مولتی روتورها به شمار می رود. امکانات و کارایی این نوع پهپادها، سبب توجه بیش از پیش بسیاری از شرکت ها، دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی به آن شده است. کوادکوپترها در زمینه های مختلفی از جمله فیلمبرداری، تحقیقاتی و نظامی دارای کاربردهای بیشماری هستند.

برخی از کوادکوپترها که دارای قابلیت فیلم برداری هستند، به یکی از فعالیت های محبوب تبدیل شده اند.  این محصول توانسته است سهم بزرگی از بازار محصولات کنترل از راه دور را به خود اختصاص دهد.

علاوه بر تفریحات از کوادکوپترها در مسابقات و یا حتی آبپاشی نیز استفاده می شود. امروزه مدل هایی از این نوع مولتی روتورها تولید شده، که ظرفیت حمل سرنشین را نیز دارد.

دیگر انواع مولتی روتورها در صنعت و یا امور نظامی کاربرد دارند. به عنوان مثال سابقه هلی کوپتر ها نسبت به کوادکوپترها خیلی بیشتر است. با این وجود کوادکوپتر ها از زمان ظهور تا به الان افراد بیشتری را به خود علاقه مند ساخته و سهم بیشتری را در بازار در اختیار گرفته اند.

کواد کوپتر ها چگونه کار می کنند؟

کوادکوپترها برای بلند شدن و حرکت در هوا، از اختلاف فشار در اتمسفر پیرامون خود استفاده می‌کنند. این کار در کواد کوپترها بوسیله 4 ملخ که در زاویه های مختلفی قرار گرفته اند، انجام می شود. اما در هلیکوپتر ها وظیفه فراهم کردن این شرایط، بر عهده‌ی ملخ اصلی است.

کواد روتور از چرخش 4 موتور با ملخ مجزا بهره می‌گیرد. چرخش این موتور‌ها، دو به دو معکوس بوده و سبب خنثی شدن گشتاور های ایجاد شده می شود. بنابراین با اختلاف فشار ایجاد شده، نیروی لازم برای بلند شدن دستگاه فراهم می شود.

نوع طراحی و قرار گرفتن ملخ ها در موقعیت صحیح، سبب شده تا کوادکوپتر ها با شرایط ثابت پرواز کنند. هدایت یک کواد کوپتر و تغییر ارتفاع آن با استفاده از کم و زیاد کردن چرخش موتورها و ایجاد اختلاف فشار انجام می شود.

 برای اینکه یک کوادکوپتر به صورت درجا به دور خود چرخش کند، لازم است که پره های هم جهت آن دو به دو با اختلاف سرعت بچرخند. با این کار نیروی گشتاور ایجاد شده و اختلاف فشار سبب چرخیدن کوادکوپتر در ارتفاع ثابت به دور خود می شود.

خارج شدن کواد کوپتر از حالت افقی و حرکت کردن آن در جهات مختلف به واسطه  کم و زیاد کردن سرعت موتور ها انجام می شود.

تاریخچه کوادکوپتر

در سال 1907 اولین مدل آزمایشی مولتی روتور، توسط دو برادر فرانسوی به نام های Jacques و Louis ساخته شد. با وجود شکست خوردن این پروژه، آن ها توانستند در شروع طراحی کوادکوپتر نقش داشته باشند.

در سال 1920 یک مهندس فرانسوی با نام Etienne Oehmichen موفق شد، اولین بالگرد چهار پره را اختراع کند. وی توانست مسافتی در حدود 360 متر را با آن پرواز کند. این شخص در همان سال توانست مسافت یک کیلومتری را، در مدت 7 دقیقه و چهل ثانیه بوسیله کوادکوپتر خود پرواز کند.

با مطالعه تاریخچه کوادکوپتر پی می بریم که این محصول، در گذر زمان توسط افراد زیادی طراحی و مورد آزمایش قرار گرفته است. به عنوان مثال در سال 1922 چندین کواد کوپتر توسط دکتر george de Bothezat طراحی و تست شده است.

همچنین در سالهای 1956 و 1958 مدل های پروازی دیگری توسط اشخاص و کمپانی ها طراحی شده و مورد آزمایش قرار گرفته است  پیشرفت قابل قبول الکترونیک در اواخر سال 2000 میلادی، سبب ساخت کنترلرهای پرواز، شتاب سنج، دوربین و سیستم موقعیت یابی شد.

محبوب شدن کوادکوپتر ها و بدست آوردن نتایج شگفت انگیز، حاصل سالها تحقیق و بررسی بر روی نمونه های طراحی شده این محصول است.

انواع کوادکوپتر

کوادکوپترها را می توان از لحاظ سایز و ابعاد، به سه دسته نانوکوادکوپترها، مینی کوادکوپترها و کوادکوپترها تقسیم کرد.

نانوکوادکوپتر ها به اندازه کف دست بوده و برای پرواز در محیط های داخلی مناسب هستند. این نوع کوادکوپتر بسیار کم صدا بوده و اکثر مدل های آن بدون دوربین است.

دسته دیگر کوادکوپتر، مینی کوادکوپترها هستند که سایز بزرگتری دارند و ابعاد آن به طور میانگین 15×15 سانتی متر است. گروه دیگری از کوادکوپترها با نام Drone ها وجود دارند که سایز آن ها از  30×30 سانتی متر شروع شده و می توان در محیط های مختلفی از آن استفاده کرد.

کوادکوپتر ها در مدل های مختلفی طراحی و تولید می شوند که دارای قابلیت های زیادی مانند دوربین، GPS و غیره هستند. این محصولات را با توجه به ویژگیهای آنها می توان به سه گروه هابی، نیمه حرفه ای و حرفه ای دسته بندی کرد.

برخی از این کوادکوپتر ها به دلیل داشتن قابلیت هایی مانند بازگشت به خانه، برد رادیویی طولانی، دوربین با کیفیت و زمان پرواز بیشتر از 30 دقیقه در دسته کوادکوپتر‌های حرفه ای قرار می گیرند.

کاربرد کوادکوپتر ها چیست؟

همانطور که گفتیم کوادکوپتر ها یکی از زیر دسته های مولتی روتور ها هستند، که به آن‌ها کواد روتور نیز گفته می شود. این ماشین های پرنده امروزه در ابعاد و قدرت‌های مختلفی تولید شده و می توان برای کاربردهای مختلفی از آن بهره برد.

کوادکوپترها در بسیاری از پروژه های مربوط به مراکز دانشگاهی، تحقیقاتی، صنعتی و نظامی مورد بهره برداری قرار می گیرد. در صورتی که کوادکوپتر به یک دوربین فیلم برداری مجهز باشد به آن هلی شات می گویند.

کاربرد در نگهبانی

از آنجایی که هیچ چیزی از زاویه دید آسمان مخفی نمی ماند، لذا بسیاری مراکز از کوادکوپترها برای نگهبانی و حراست استفاده می کنند.

کاربرد در صنعت

کاربرد کوادکوپترها در صنعت شامل موارد گوناگونی مانند سم پاشی، آبیاری مزارع کشاورزی و آتشنشانی است. این محصولات در آینده نزدیک می توانند در صنعت حمل و نقل مورد استفاده قرار گرفته و بسته ها را از یک نقطه به نقطه ای دیگر جابجا کنند.

به عنوان مثال یک شرکت کره‌ای توانسته نوعی تاکسی را، جهت جابجایی مسافر به شکل کوادکوپتر طراحی کند. این ایده توانسته حمل و نقل انسان را در نهایت سرعت و بدون درگیری با ترافیک‌های شهری امکان پذیر کند.

کاربرد در امداد و نجات

گروه دیگری از کوادکوپترها وجود دارند که در عملیات امداد و نجات استفاده شده و به شناسایی افراد زنده و بیرون آوردن آن‌ها از زیر آوار کمک می‌کنند. این نوع از کوادکوپترها همچنین می‌توانند جهت ارسال دارو و غذا، به مناطق صعب العبور مورد استفاده قرار بگیرند.

عکاسی و فیلم برداری

نوعی از مولتی روتورهای دوربین دار که به آنها هلی شات یا کوادکوپتر دوربین دار نیز گفته می شود، دارای قابلیت ضبط عکس و فیلم بوده و در زمینه فیلمبرداری از آن استفاده می شود. با استفاده از این تکنولوژی جذاب می‌توانید عکس ها و فیلم های حرفه ای را تهیه کرده و  و در شبکه های اجتماعی به اشتراک بگذارید.

یکی دیگر از کاربردهای هیجان انگیز کوادکوپترها، فیلم برداری از رویدادهای ورزشی زمستانی مانند اسکی است. در گذشته ضبط این فیلم‌ها توسط اشخاص و با کمک هلی کوپتر انجام می شد، که به دلیل تکان‌های هلی کوپتر و لرزش دوربین از کیفیت مناسبی برخوردار نبود.

از دیگر مصارف کوادکوپتر های دوربین دار، می‎توان به مواردی مانند نقشه برداری، مرزبانی، ساخت تیزر و فیلم، حراست و نگهبانی و عکاسی هوایی اشاره کرد.

کلام آخر

در حال حاضر کوادکوپترها توانسته‌اند به عنوان یک وسیله جذاب، نقش بسیار مهمی را در ساده کردن زندگی انسان ایفا کنند. پیش بینی می شود در آینده نزدیک شاهد استفاده گسترده از کوادکوپترها باشیم، دقیقا مانند تلفن همراه که امروزه در دستان تمامی مردم دیده می شود.