کالبدشکافی کوادکوپتر Parrot AR.Drone؛ راز پرواز هوشمند بدون کنترلر

کوادکوپتر کنترلی Parrot AR.Drone بالاخره روی میز کالبدشکافی ما فرود اومد تا حسابی بررسیش کنیم. می‌دونی چی از یه کوادکوپتر بهتره؟ دو تا! البته این مدل با دو تا بدنه مختلف عرضه می‌شه؛ یه بدنه طوسی و سفید با محافظ روی ملخ‌ها برای پرواز امن داخل خونه و یه بدنه نارنجی و آبی که مخصوص فضای باز طراحی شده.

حتما متوجه شدی که هیچ ریموت کنترلی همراه این گجت خفن نیست. دلیلش اینه که کل فرآیند هدایت پرواز از طریق یه اپلیکیشن به اسم AR.Free Flight انجام می‌شه که می‌تونی روی گوشی یا تبلتت نصبش کنی. خبر خوب اینکه این اپلیکیشن هم برای سیستم‌عامل‌های آی‌اواس و هم اندروید در دسترسه و راحت می‌تونی دانلودش کنی.

وقتی حرف از تعمیرپذیری می‌شه، این دستگاه واقعا حرف برای گفتن داره. برای باز کردن بدنه اصلی حتی به یه دونه پیچ‌گوشتی هم نیاز نداری! این ویژگی تو خیلی از گجت‌های جدیدی که باز کردیم، به ندرت دیده می‌شه. بدنه فقط با یه جفت آهنربا به شاسی اصلی وصل شده؛ یکی روی خود پوسته و یکی هم روی شاسی قرار داره که محکم به هم می‌چسبن.

بخش زیادی از بدنه از فوم فشرده پلی‌پروپیلن (EPP) ساخته شده. این ماده هم فوق‌العاده سبکه و هم به راحتی می‌شه بهش شکل‌های پیچیده داد تا آیرودینامیک پرنده حفظ بشه.

باتری پلیمری 11.1 ولتی با ظرفیت 1000 میلی‌آمپر ساعت با یه کانکتور ساده وصل شده و درآوردنش به‌شدت راحته. کانکتور دوم در واقع یه رابط شارژ بالانسه. این سوکت وظیفه‌اش اینه که مطمئن بشه هر سه سلول باتری دقیقا به یک اندازه شارژ می‌شن؛ این‌طوری هم ظرفیت باتری بهینه‌تر می‌شه و هم عمرش بالا می‌ره.

داخل ساختار باتری یه مدار محافظ قرار داره که جلوی تخلیه خیلی سریع، شارژ بیش از حد یا اتصال کوتاه رو می‌گیره تا خیالت از بابت ایمنی راحت باشه.

شرکت سازنده می‌گه با هر بار شارژ کامل که حدود 90 دقیقه زمان می‌بره، فقط می‌تونی 12 دقیقه پرواز کنی. پس اگه با یه باتری بری پارک، متأسفانه زمان زیادی برای بازی نداری و باید به فکر باتری زاپاس باشی!

حالا بریم سراغ قسمت زیرین کوادکوپتر تا ببینیم قلب تپنده‌اش کجاست. بعد از باز کردن چهار تا پیچ تورکس T6، می‌تونی صفحه پایینی رو برداری تا مادربرد و برد ناوبری (Navigation) خودشون رو نشون بدن. برد ناوبری با هشت تا پین به مادربرد وصل شده و بدون هیچ دردسر و قلق خاصی از جاش درمیاد.

اون دو تا استوانه توری بزرگ که می‌بینی، در واقع سنسور ارتفاع‌سنج اولتراسوند هستن. کارشون اینه که پرنده رو تو ارتفاع کمتر از 6 متر از سطح زمین کاملا پایدار نگه دارن.

← پشت برد ناوبری، یه پردازنده 16 بیتی 40 مگاهرتزی به شماره PIC24HJ16GP304 ساخت شرکت Microchip قرار گرفته.

← جایروسکوپ MEMS مدل IDG 500 هم روی همین برد تعبیه شده تا تعادل پرواز در همه جهات حفظ بشه.

اول از قطعات روی مادربرد شروع می‌کنیم:

← پردازنده Parrot 6 ARM9 با فرکانس 468 مگاهرتز که مغز متفکر اصلی دستگاهه.

← ماژول وای‌فای ROCm Atheros AR6102G-BM2D b/g برای برقراری ارتباط بی‌سیم با گوشی.

← چیپ حافظه Micron OGA17 D9HSJ.

← دوربین عمودی که برای تشخیص سرعت و موقعیت استفاده می‌شه.

← کانکتور مربوط به پورت USB و سریال.

حالا بریم سراغ پشت برد:

اینجا هم یه چیپ فلش مموری Micron 29F1G08AAC دیده می‌شه.

هر کدوم از بازوها شامل پره ملخ، چرخ‌دنده، موتور و برد کنترل‌کننده الکترونیکی می‌شه. این ملخ‌ها اصلا شبیه مدل‌های معمولی تو بازار نیستن! تیم طراحیشون تونسته با همین ساختار ظریف تو یه مسابقه طراحی پهپادهای میکرو که ارتش فرانسه برگزار کرده بود، برنده بشه.

جهت چرخش ملخ‌ها بسته به اینکه کدوم سمت نصب می‌شن متفاوته. برای همین روی اونا حرف C برای حرکت ساعت‌گرد و حرف A برای پادساعت‌گرد حک شده تا موقع بستن اشتباه نکنی.

پره و چرخ‌دنده ملخ توسط یه خار فنری (سیرکلیپ) خیلی کوچیک روی یه شفت فولادی ضدزنگ محکم شدن. خود شرکت یه ابزار مخصوص برای باز کردن این خارها می‌فروشه، ولی ما ترجیح دادیم با همون پیک‌های معمولی که دم دستمون بود کارمون رو راه بندازیم.

این خارهای فنری خیلی شیطونن و اگه مراقب نباشی ممکنه یهو بپرن و گم بشن! خوشبختانه اگه گمشون کردی، به عنوان پکیج قطعات یدکی می‌تونی از خود سازنده تهیه‌شون کنی.

هر چهار تا موتور و کنترلرهای الکترونیکی‌شون با شش تا پیچ و یه کانکتور به شاسی صلیبی مرکزی وصل شدن. وقتی کوادکوپتر تو حالت معلق تو هوا قرار داره، این موتورهای براشلس با سرعت 28,000 دور در دقیقه می‌چرخن و موقع شتاب کامل سرعتشون به 41,400 دور در دقیقه هم می‌رسه!

سرعت موتورها توسط یه کنترلر الکترونیکی تنظیم می‌شه که خودش یه میکروکنترلر 8 بیتی و یه مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) 10 بیتی داره.

کندن اون برچسب محافظ از روی بدنه یکم حوصله سربره، اما وقتی با دقت برش می‌داری، فلت دوربین و آهنربای دوم که بدنه رو نگه می‌داره خودشون رو نشون می‌دن.

با یکم اهرم کردن و فشار ملایم، دوربین جلویی VGA به راحتی از جاش بیرون میاد. این دوربین با زاویه دید عریض 93 درجه‌ای، می‌تونه ویدیوها و عکس‌ها رو مستقیم روی موبایل یا تبلتت استریم کنه. البته با توجه به رزولوشن 640 در 480 پیکسلی، بعیده کسی بخواد با این دوربین فیلم‌های سینمایی و باکیفیت ضبط کنه!

جالب اینجاست که تصاویر این دوربین تو بازی واقعیت افزوده AR.Flying Ace استفاده می‌شه و المان‌های بازی با محیط واقعی ترکیب می‌شن.

قطعه ضربدری شکل یا همون شاسی مرکزی خیلی راحت از داخل پوسته فومی بیرون کشیده می‌شه. دو دسته سیمی که تو این قسمت می‌بینی، وظیفه‌شون کنترل و برق‌رسانی به هر چهار تا موتور پرنده‌ست. لوله‌های این شاسی از فیبر کربن ساخته شدن؛ این‌طوری هم وزن به شدت پایین میاد و هم مقاومت ساختاری بالایی برای پرواز داره. بقیه قطعات پلاستیکی هم از جنس پلی‌آمید 6,6 (PA66) هستن که تو بازار بیشتر به اسم نایلون شناخته می‌شه.

می‌دونم نایلون‌ها انواع مختلفی دارن، ولی الان اصلا نیازی نیست وارد بحث‌های تخصصی شیمی مثل پلیمریزاسیون بشیم. بیا سریع‌تر بقیه قسمت‌های دستگاه رو باز کنیم!

وقت جمع‌بندی رسیده! امتیاز تعمیرپذیری کوادکوپتر Parrot AR.Drone فوق‌العاده‌ست: 9 از 10 (10 یعنی راحت‌ترین حالت ممکن برای تعمیر). خب، کالبدشکافی این پهپاد باحال هم تو تیم آیسی‌مدار تموم شد؛ امیدوارم از دیدن مهندسی قطعات داخلیش لذت برده باشی. حتما لینک این مقاله رو برای دوستای عشق گجت‌های پروازیت بفرست تا اونا هم با راز این دستگاه آشنا بشن!

← درآوردن باتری و قاب بالایی خیلی راحته و حتی یه دونه پیچ هم برای باز کردنشون نیاز نیست.

← تقریبا همه قطعات با فلت و پیچ به هم وصل شدن که کار تعویض قطعه رو حسابی منطقی و آسون می‌کنه.

← خود شرکت سازنده قطعات یدکی و ویدیوهای آموزشی رو برای مشکلات رایج ارائه می‌ده؛ اگه اینا نبودن قطعا تعمیرش این‌قدر راحت نمی‌شد.

← درآوردن خارهای فنری روی مجموعه ملخ‌ها بدون ابزار مخصوص واقعا دردسرساز و سخته.

← وقتی قطعات چسبی رو باز می‌کنی، دوباره چسب زدن و سرهم کردنشون یکم اعصاب‌خردکنه.