När drönare fortsätter att ta världen med storm kan du någon gång ha undrat hur dessa miniatyrflygmaskiner är tillverkade. Det krävs inget geni för att veta att drönare är designade av ingenjörer, men den verkliga frågan handlar om vilken typ av ingenjörer som tillverkar drönare.
Ingenjörer som är involverade i att tillverka drönare inkluderar mekanik, flygteknik, mjukvara, kontroller, dator- och elektrikeringenjörer. Drönare inkluderar avancerad teknologi och deras produktion sträcker sig över flera tekniska discipliner.
Det är lätt att tro att drönare tillverkas av ingenjörer inom en enda disciplin. Men när du tänker på de olika sammankopplade systemen av drönare som arbetar tillsammans för att kommunicera och fungera som de är designade, då börjar du se komplexiteten som är involverad i tillverkningen av drönare.
I den här artikeln kommer jag att diskutera de olika typerna av ingenjörer som är involverade i design och tillverkning av drönare. Många typer av ingenjörer är avgörande för produktionen av dessa flygmaskiner som världen inte kan få nog av.
Mekaniska ingenjörer
Maskiningenjörer spelar en avgörande roll i tillverkningen av drönare eftersom detta område är grundläggande för att hantera design, konstruktion och användning av drönare. En drönarmekaniker behöver en djupgående förståelse för fysikens principer och måste förstå begrepp som flygdynamik, framdrivning och produktionsmetoder.
Det är maskiningenjörer som bygger och testar drönarnas olika system och delsystem. Mekaniska ingenjörer designar prototypen av drönare och spelar en avgörande roll för att få ut prototypen på marknaden.
Innan en prototyp kan komma ut på marknaden måste den ha genomgått flera testrundor och relevanta uppgraderingar för att säkerställa att modellen är superpålitlig och kapabel att ge en tillfredsställande upplevelse för användarna. Det är det krävande och roliga arbetet som maskiningenjörer gör för att förse dig med pålitliga drönare.
Eftersom det finns många regler om design av drönare, är det maskiningenjörernas uppgift att införliva dessa riktlinjer i designen av sina drönare. De måste också ha en bred förståelse för material och hur dessa material beter sig i olika miljöer.
Syftet med maskiningenjörer när de designar drönare är att komma med en produkt vars geometri ger maximal styrka samtidigt som den är lätt för effektivitet. Detta har lett till att quadcopter-designen är den mest populära på marknaden eftersom det är den enklaste och mest robusta drönardesignen ur mekanisk synvinkel.
Elektronjörer
Som du kanske redan vet har elteknik att göra med allt som har med elektricitet, elektronik och elektromagnetism att göra. Fältet omfattar kraft, telekommunikation, kontrollsystem och signalbehandling, som alla används vid design av drönare. Och det är elingenjörerna som tar till sig denna kunskap när drönare designas och tillverkas.
Elingenjörer använder också sin expertis för att utveckla nya elektriska komponenter, lösa problem med befintliga eller testa utrustning.
Konsumentdrönare går på el. Utan elektricitet kan dina drönare inte komma från marken, och framsteg inom området för elteknik är en av de viktigaste anledningarna till att vi har drönare idag.
Tills nyligen var elmotorer och batterier inte kapabla att lyfta sin egen vikt. Tidigare använde hobbyister små bensinmotorer för att driva RC-flygplan. Framväxten av litiumpolymerbatterier har inneburit att drönare kan ha en pålitlig strömkälla tack vare denna typ av batteris uteffekt och densitet.
Elingenjörernas arbete är också uppenbart i drönares motorer, en viktig komponent för flygning. De flesta drönare använder nu borstlösa motorer istället för konventionella borstade motorer. Borstade motorer är utformade för att använda fysiska metallkuddar för att flytta eller glida längs motoraxeln, vilket är mindre effektivt.
Borstlösa motorer är mer effektiva än borstade motorer eftersom de inte använder fysiska metallkuddar för att glida längs motoraxeln. Istället roterar de genom att selektivt aktivera offsetspolar. De kan vara så mycket som 90 % effektiva, i motsats till den typiska 80 % verkningsgraden för borstade motorer.
Elingenjörer arbetar också med kontrollaspekten av drönare, eftersom de är involverade i styrsystem och signalbehandling av drönare.
Datortekniker
Drönare är på sätt och vis flygande datorer och kräver därför dataingenjörers expertis inom design och tillverkning. Komponenter som mikrokontroller, sensorer och krafttransistorer är inbyggda i drönaren och är viktiga för prestanda, och dessa är designade av datoringenjörer.
Med alla ovanstående komponenter och expertis hos en datoringenjör kan alla komponenter i drönarna kommunicera med varandra och bearbeta kontrollalgoritmerna, vilket gör en drönare som kan styras via en fjärrkontroll.
Kommandon ges till drönaren av användaren för att komma till mikrokontrollern monterad via en radiomottagare. Kommandona bearbetas sedan och utsignaler skickas till motorerna för att utföra dem.
Kontrollingenjörer
Har du någonsin använt en drönare med sportläge? Sportläget erbjuder massor av skoj och adrenalin eftersom du kan flyga snabbt, exakt och utföra galna stunts och manövrar. Och hur är detta möjligt? Det beror på att drönaren kan ge smidiga och snabba svar när du kontrollerar den. Denna nivå av precision och hastighet skulle inte vara möjlig utan ansträngningarna från kontrollingenjörerna som är involverade i tillverkningen av drönare.
En kontrollingenjör behöver en skarp förståelse för systemdynamik för att kunna skapa algoritmer som kommer att införliva användarkommandon och kunna bearbeta och ombearbeta dem samtidigt som utdata justeras.
Drönare skulle vara nästan omöjliga att flyga utan ett datorförbättrat kontrollsystem. Medan olika sensorer vanligtvis monteras på drönare, är de viktigaste sensorerna när det kommer till kontrollfunktionen gyrot och accelerometer. Tillsammans kallas dessa sensorer för IMU. IMU känner noggrant igen drönares rörelser och det är på grund av denna insikt att drönare kan sväva i luften och utföra olika manövrar.
Programvaruingenjör
Drönare är ofullständiga utan programvara, vilket i princip betyder instruktionerna som talar om för drönare vad de ska göra. Anledningen till att du kan mata in kommandon och få drönaren att göra som du vill är på grund av programvaran som instruerar drönarens datorsystem om hur den ska agera.
Mjukvaruingenjörer har stor kunskap om datoroperativsystem, programmeringsspråk och mjukvaruutveckling. Dessa ingenjörer samarbetar med de andra ingenjörerna under hela designen och tillverkningen av drönare och kommer med kreativa lösningar för att tillfredsställa användarnas behov.
Aeronautical Engineers
Flygingenjörer designar och tillverkar drönare, flygplan, helikoptrar och allt som kan flyga. En flygingenjörs expertis behövs under design och utveckling av drönare eftersom han/hon har utbildats i att designa, konstruera, analysera och testa maskiner som kan flyga, inklusive drönare.
Flygingenjörer kan ge råd om optimal kroppsform och design för att uppnå en så effektiv flygning som möjligt. Det är de som ser till att drönaren kan stanna i luften och utföra de typer av manövrar som önskas.