ドローンが世界を席巻し続けているので、ある時点で、これらのミニチュア飛行機械がどのように作られているのか疑問に思うかもしれません。ドローンがエンジニアによって設計されていることを知るのに天才は必要ありませんが、本当の問題はドローンを作るエンジニアのタイプについてです。
ドローンの製造に携わるエンジニアには、機械、航空、ソフトウェア、制御、コンピューター、および電気のエンジニアが含まれます。ドローンには、高度なテクノロジーと、いくつかのエンジニアリング分野にわたる生産カットが含まれています。
ドローンはエンジニアによって単一の分野で製造されていると考えるのは簡単です。しかし、連携して通信し、設計どおりに機能するドローンのさまざまな相互接続システムについて考えると、ドローンの製造に伴う複雑さがわかり始めます。
この記事では、ドローンの設計と製造に関係するさまざまな種類のエンジニアリングについて説明します。世界が十分に手に入れることができないこれらの飛行機械の製造には、多くの種類のエンジニアが不可欠です。
機械エンジニア
この分野はドローンの設計、建設、使用を扱うための基本であるため、機械エンジニアはドローンの製造において重要な役割を果たします。ドローンの機械エンジニアは、物理学の原理を深く理解する必要があり、飛行力学、推進力、製造方法などの概念を理解する必要があります。
ドローンのさまざまなシステムやサブシステムを構築およびテストするのは機械エンジニアです。機械エンジニアはドローンのプロトタイプを設計し、プロトタイプを市場に投入する上で極めて重要な役割を果たします。
プロトタイプが市場に出る前に、モデルが非常に信頼性が高く、ユーザーに満足のいくエクスペリエンスを提供できることを確認するために、いくつかのテストラウンドと関連するアップグレードを経ている必要があります。これは、信頼性の高いドローンを提供するために機械エンジニアが行う、要求が厳しく楽しい作業です。
ドローンの設計には多くの規制があるため、これらのガイドラインをドローンの設計に組み込むのは機械エンジニアの仕事です。また、材料と、これらの材料がさまざまな環境でどのように動作するかを広く理解している必要があります。
ドローンを設計する際の機械エンジニアの目的は、効率のために軽量でありながら、最大の強度をもたらす形状の製品を考案することです。これにより、クワッドコプターの設計は、機械的な観点から最も単純で最も堅牢なドローン設計であるため、市場で最も人気があります。
電気技師
ご存知かもしれませんが、電気工学は、電気、電子工学、電磁気学に関連するあらゆるものと関係があります。この分野には、電力、電気通信、制御システム、および信号処理が含まれ、これらはすべてドローンの設計に利用されます。そして、ドローンが設計および製造されているときにこの知識を生かすのは電気技師です。
電気技師は、専門知識を使用して、新しい電気部品を開発したり、既存の部品の問題を解決したり、機器をテストしたりします。
消費者向けドローンは電気で動作します。電気がなければ、ドローンは着陸できません。電気工学の分野での進歩は、今日私たちがドローンを持っている主な理由の1つです。
最近まで、電気モーターとバッテリーは自重を持ち上げることができませんでした。過去には、愛好家は小型ガソリンエンジンを使用してRC航空機に動力を供給していました。リチウムポリマー電池の出現は、このタイプの電池の出力と密度のおかげで、ドローンが信頼できる電源を持つことができることを意味しました。
電気技師の仕事は、飛行に不可欠なコンポーネントであるドローンのモーターにも明らかです。現在、ほとんどのドローンは、従来のブラシ付きモーターの代わりにブラシレスモーターを使用しています。ブラシ付きモーターは、物理的な金属パッドを使用してモーターシャフトに沿って移動またはスライドするように設計されているため、効率が低下します。
ブラシレスモーターは、モーターシャフトに沿ってスライドするために物理的な金属パッドを使用しないため、ブラシ付きモーターよりも効率的です。代わりに、オフセットコイルを選択的に作動させることによって回転します。ブラシ付きモーターの一般的な80％の効率とは対照的に、90％もの効率が得られます。
電気技師は、ドローンの制御システムと信号処理に関与しているため、ドローンの制御面にも取り組んでいます。
コンピューターエンジニア
ドローンはある意味でコンピューターを飛ばしているため、設計と製造においてコンピューターエンジニアの専門知識が必要です。 マイクロコントローラー、センサー、パワートランジスタなどのコンポーネントはドローンに組み込まれており、パフォーマンスに不可欠であり、これらはコンピューターエンジニアによって設計されています。
上記のすべてのコンポーネントとコンピューターエンジニアの専門知識により、ドローンのすべてのコンポーネントは相互に通信し、制御アルゴリズムを処理して、リモートコントローラーを介して制御できるドローンを作成できます。
コマンドは、無線受信機を介して取り付けられたマイクロコントローラーに到達するためにユーザーによってドローンに与えられます。次に、コマンドが処理され、出力信号がモーターに送信されて実行されます。
制御エンジニア
スポーツモードでドローンを使用したことがありますか？スポーツモードでは、速く正確に飛行し、クレイジーなスタントや操作を実行できるため、たくさんの楽しみとアドレナリンが提供されます。そして、これはどのように可能ですか？これは、ドローンを制御するときに、ドローンがスムーズで高速な応答を行うことができるためです。 このレベルの精度と速度は、ドローンの製造に携わる制御エンジニアの努力なしには実現できませんでした。
制御エンジニアは、ユーザーコマンドを組み込んで処理できるアルゴリズムを作成し、出力を調整しながらそれらを再処理できるようにするために、システムダイナミクスを鋭敏に理解する必要があります。
ドローンは、コンピューターで強化された制御システムなしでは飛行することはほとんど不可能です。さまざまなセンサーが通常ドローンに取り付けられていますが、制御機能に関して最も重要なセンサーはジャイロと加速度計です。これらのセンサーを合わせてIMUと呼びます。 IMUはドローンの動きを正確に認識します。この認識により、ドローンは空中でホバリングしてさまざまな操作を実行できます。
ソフトウェアエンジニア
ドローンはソフトウェアなしでは不完全です。これは基本的に、ドローンに何をすべきかを指示する指示を意味します。コマンドを入力してドローンに思い通りに動作させることができるのは、ドローンのコンピューターシステムに動作方法を指示するソフトウェアが原因です。
ソフトウェアエンジニアは、コンピュータオペレーティングシステム、プログラミング言語、およびソフトウェア開発に関する幅広い知識を持っています。これらのエンジニアは、ドローンの設計と製造を通じて他のエンジニアと協力し、ユーザーのニーズを満たすための創造的なソリューションを考え出します。
航空エンジニア
航空エンジニアは、ドローン、飛行機、ヘリコプター、および飛行可能なあらゆるものを設計および製造します。航空エンジニアは、ドローンを含む飛行可能な機械の設計、構築、分析、およびテストを行うためのトレーニングを受けているため、ドローンの設計および開発には専門知識が必要です。
航空エンジニアは、可能な限り最も効率的な飛行を実現するための最適なボディ形状と設計についてアドバイスすることができます。彼らは、ドローンが空中に留まり、必要な種類の操作を実行できることを確認する人です。