Почему квадрокоптеры чаще встречаются в робототехнике, чем в других конфигурациях?

Я заметил, что почти все исследования, проводимые с вертолетными роботами, выполняются с использованием квадрокоптеров (четыре винта). Почему по сравнению с трикоптером так мало работы? Или другое количество винтов? Как насчет четырех винтов сделали квадрокоптер самым популярным выбором?

По крайней мере, частично, квадродвигатели предлагают хороший баланс между сложностью динамики и потребляемой мощностью. В традиционных вертолетах с одним ротором управление является функцией ориентации ротора, что означает, что вы должны изменить его ориентацию, чтобы изменить направление корабля. Это создает сравнительно сложные механические связи и усложняет динамику. С три-коптеры динамика включает в себя дисбаланс моментов, вызванных вращением роторов. С более чем четырьмя роторами вы получаете улучшенную стабильность и некоторую способность справляться со сбоями, такими как отключение двигателя, но вы быстро сталкиваетесь с проблемой питания. Чем больше двигателей вам нужно для привода, тем выше ваши требования к мощности, и квадроторы уже очень потребляют энергию. Это основная проблема в робототехнике в целом.

Вам нужно 4 степени свободы, чтобы контролировать рыскание, наклон, крен и тягу.

Таким образом, четыре упора - это минимальное количество приводов. Трикопторы требуют сервопривода для наклона одного или нескольких роторов, что является более механически сложным.

Нет ограничений только на 4 реквизита, гекса + копторы также очень распространены.

Обычно вам нужно четное количество подпорок, если вы не наклоняетесь, чтобы силы рыскания были сбалансированы.

Выбор точного количества используемых винтов требует много сложных компромиссов. Одна опора не может быть слишком большой, или инерция делает мультикоптер нестабильным (поэтому вы видите больше опор вместо больших опор для больших мультироторов).

Большие пропеллеры намного, намного эффективнее, чем многие малые пропеллеры, поэтому на мультикопторах есть ограничение по размеру (если не использовать переменную / общую высоту, что было бы глупо).

Я думаю, что главная причина в том, что их просто легче построить стабильным способом. Угол наклона в 120º труднее понять, чем угол в 90º.

Еще одна вещь, которую немного легче понять, это то, как отношения между пропеллерами приводят к различным типам движения. Думать о разных винтах, движущихся с разными скоростями и направлениями, и о том, как это влияет на движение робота, интуитивно понятно, потому что вам не нужно делать много тригонометрии в голове.

Наконец, это просто хороший компромисс между стабильностью / управляемостью и стоимостью, так как двигатели обычно являются одним из самых дорогих компонентов для такого типа робота.

Механические ответы выше верны. Присущие проблемы стабильности с одиночными крупными двигателями обмениваются на динамический контроль по 12 измерениям ускорения, рыскания, шага, крена, которые могут быть частично связаны (поступательная и вращательная матрицы), где один представлен с упрощенной диагональной инерциальной рамой для построения динамического модель с. В этой модели также существует обратная зависимость между радиусом квадрата и поступательной и вращательной ловкостью. Становится очень легко «увернуться от пуль» на очень очень малых радиусах.

Чтобы ответить на вопрос, как вы получаете чистое движение рыскания с помощью квадрокоптора? В комментариях к этому ответу вы получите чистое рыскание следующим образом:

Двигатели «Север» и «Юг» вращаются с одинаковой скоростью, но в совокупности с более высокой (или более низкой) скоростью, чем двигатели «Восток» и «Запад», которые также работают с одинаковой скоростью.

Это не будет качаться или катиться, это будет тобой все. (Сожалею)

Кроме того, в программном обеспечении можно управлять вертолетом после отключения северного и южного винтов за счет контроля рыскания, аппарат будет непрерывно вращаться и до тех пор, пока частота обновления программного обеспечения способна справиться со скоростью вращения рысканья, вертолет остается точно таким же стабильным (в некотором роде), измерение ускорения ограничено, а отклик или рывок также несколько ограничены, но они могут одинаково перемещать высоту и рыскание, компенсируя их программным обеспечением. (Желаемое состояние рыскания становится практически связанным с физическим состоянием)