Mentre i droni continuano a prendere d'assalto il mondo, a un certo punto potresti esserti chiesto come sono fatte queste macchine volanti in miniatura. Non ci vuole un genio per sapere che i droni sono progettati da ingegneri, ma la vera domanda riguarda il tipo di ingegneri che costruiscono i droni.
Gli ingegneri coinvolti nella realizzazione di droni includono ingegneri meccanici, aeronautici, software, di controllo, informatici ed elettrici. I droni includono tecnologie avanzate e i loro tagli di produzione in diverse discipline ingegneristiche.
È facile pensare che i droni siano prodotti da ingegneri in un'unica disciplina. Ma quando pensi ai vari sistemi interconnessi di droni che lavorano insieme per comunicare e funzionare come progettato, allora inizi a vedere la complessità implicata nella produzione dei droni.
In questo articolo parlerò dei vari tipi di ingegneria coinvolti nella progettazione e produzione di droni. Molti tipi di ingegneri sono fondamentali per la produzione di queste macchine volanti di cui il mondo non ne ha mai abbastanza.
Ingegneri meccanici
Gli ingegneri meccanici svolgono un ruolo cruciale nella produzione di droni poiché questo campo è fondamentale per affrontare la progettazione, la costruzione e l'uso dei droni. Un ingegnere meccanico di droni ha bisogno di una comprensione approfondita dei principi della fisica e deve comprendere concetti come dinamica di volo, propulsione e metodi di produzione.
Sono gli ingegneri meccanici che costruiscono e testano i vari sistemi e sottosistemi dei droni. Gli ingegneri meccanici progettano il prototipo dei droni e svolgono un ruolo fondamentale nel portare il prototipo sul mercato.
Prima che un prototipo possa arrivare sul mercato, deve essere stato sottoposto a diversi cicli di test e aggiornamenti rilevanti per assicurarsi che il modello sia super affidabile e in grado di fornire un'esperienza soddisfacente agli utenti. Questo è il lavoro impegnativo e divertente che gli ingegneri meccanici svolgono per fornirti droni affidabili.
Poiché ci sono molte normative sulla progettazione dei droni, è compito degli ingegneri meccanici incorporare queste linee guida nella progettazione dei loro droni. Inoltre, devono avere un'ampia conoscenza dei materiali e di come questi materiali si comportano in ambienti diversi.
L'obiettivo degli ingegneri meccanici durante la progettazione di droni è quello di trovare un prodotto la cui geometria offra la massima resistenza pur essendo leggera per l'efficienza. Ciò ha portato il design del quadrirotore ad essere il più popolare sul mercato perché è il design del drone più semplice e robusto da un punto di vista meccanico.
Ingegneri elettrici
Come forse già saprai, l'ingegneria elettrica ha a che fare con qualsiasi cosa relativa all'elettricità, all'elettronica e all'elettromagnetismo. Il campo comprende alimentazione, telecomunicazioni, sistemi di controllo ed elaborazione del segnale, tutti utilizzati nella progettazione di droni. E sono gli ingegneri elettrici che mettono in pratica queste conoscenze quando i droni vengono progettati e fabbricati.
Gli ingegneri elettrici utilizzano la loro esperienza anche per sviluppare nuovi componenti elettrici, risolvere problemi di quelli esistenti o testare apparecchiature.
I droni consumer funzionano con l'elettricità. Senza elettricità, i tuoi droni non possono decollare e i progressi nel campo dell'ingegneria elettrica sono uno dei motivi principali per cui oggi abbiamo i droni.
Fino a poco tempo, i motori elettrici e le batterie non erano in grado di sollevare il proprio peso. In passato, gli hobbisti utilizzavano piccoli motori a benzina per alimentare gli aerei RC. L'emergere delle batterie ai polimeri di litio ha fatto sì che i droni possano avere una fonte di alimentazione affidabile grazie alla potenza e alla densità di questo tipo di batteria.
Il lavoro degli ingegneri elettrici è evidente anche nei motori dei droni, componente essenziale per il volo. La maggior parte dei droni ora utilizza motori brushless invece dei tradizionali motori a spazzole. I motori a spazzole sono progettati per utilizzare cuscinetti metallici fisici per spostarsi o scorrere lungo l'albero del motore, il che è meno efficiente.
I motori brushless sono più efficienti dei motori con spazzole in quanto non utilizzano cuscinetti metallici fisici per scorrere lungo l'albero del motore. Invece, ruotano attivando selettivamente bobine di offset. Possono essere efficienti fino al 90%, in contrasto con l'efficienza tipica dell'80% dei motori a spazzole.
Gli ingegneri elettrici lavorano anche sull'aspetto del controllo dei droni, poiché sono coinvolti nei sistemi di controllo e nell'elaborazione del segnale dei droni.
Ingegneri informatici
I droni sono in un certo senso computer volanti e quindi richiedono l'esperienza di ingegneri informatici nella progettazione e produzione. Componenti come microcontrollori, sensori e transistor di potenza sono incorporati nel drone e sono essenziali per le prestazioni e sono progettati da ingegneri informatici.
Con tutti i componenti di cui sopra e l'esperienza di un ingegnere informatico, tutti i componenti dei droni sono in grado di comunicare tra loro ed elaborare gli algoritmi di controllo, realizzando un drone che può essere controllato tramite un telecomando.
I comandi sono impartiti dall'utente al drone per raggiungere il microcontrollore montato tramite un ricevitore radio. I comandi vengono quindi elaborati e i segnali in uscita vengono inviati ai motori per eseguirli.
Ingegneri dei controlli
Hai mai usato un drone con la modalità Sport? La modalità Sport offre tanto divertimento e adrenalina in quanto puoi volare veloce, preciso ed eseguire acrobazie e manovre pazze. E come è possibile? È perché il drone è in grado di dare risposte fluide e veloci mentre lo controlli. Questo livello di precisione e velocità non sarebbe possibile senza gli sforzi degli ingegneri di controllo coinvolti nella produzione di droni.
Un tecnico dei controlli ha bisogno di un'approfondita comprensione delle dinamiche del sistema per essere in grado di creare algoritmi che incorporino i comandi dell'utente e siano in grado di elaborarli e rielaborarli regolando l'output.
I droni sarebbero quasi impossibili da pilotare senza un sistema di controllo computerizzato. Mentre sui droni sono generalmente montati vari sensori, i sensori più importanti quando si tratta della funzione di controllo sono il giroscopio e l'accelerometro. Insieme, questi sensori sono indicati come IMU. L'IMU riconosce accuratamente il movimento dei droni ed è grazie a questo riconoscimento che i droni sono in grado di librarsi nell'aria ed eseguire diverse manovre.
Ingegnere software
I droni sono incompleti senza software, il che significa sostanzialmente le istruzioni che dicono ai droni cosa fare. Il motivo per cui puoi inserire comandi e fare in modo che il drone faccia ciò che desideri è a causa del software che istruisce il sistema informatico del drone su come agire.
Gli ingegneri del software hanno una vasta conoscenza dei sistemi operativi per computer, dei linguaggi di programmazione e dello sviluppo di software. Questi ingegneri lavorano con gli altri ingegneri durante la progettazione e la produzione di droni e escogitano soluzioni creative per soddisfare le esigenze degli utenti.
Ingegneri aeronautici
Gli ingegneri aeronautici progettano e producono droni, aerei, elicotteri e qualsiasi cosa in grado di volare. L'esperienza di un ingegnere aeronautico è necessaria durante la progettazione e lo sviluppo dei droni perché è stato addestrato a progettare, costruire, analizzare e testare macchine in grado di volare, compresi i droni.
Gli ingegneri aeronautici sono in grado di consigliare la forma e il design del corpo ottimali per ottenere il volo più efficiente possibile. Sono loro che si assicurano che il drone possa rimanere in aria ed eseguire i tipi di manovre desiderate.