Drone Nedir ve Nasıl Uçar?

https://www.youtube.com/watch?v=P9HMaPDzaHo

Drone Programlaya Giriş serisinin ikinci videosunda drone, iha, quadcopter gibi kavramları öğreneceğiz. Ayrıca sabit kanat ve döner kanat insansız hava araçlarının ne olduklarını, avantajlarını ve dezavantajlarını inceleyeceğiz. Akabinden “Bir drone’un nasıl uçar?” ve “Bir drone hangi parçalardan oluşur?” sorularına cevap arayacağız.

İha Nedir

İHA’nın açılımı insansız hava aracıdır. İHA yerine drone kelimesi de kullanılmaktadır. Yolcu veya pilot barındırmayan bu hava araçları hem otonom hem de kumanda ile kontrol edilebilirler. Askeri, teslimat, fotoğrafçılık ve arama kurtarma çalışmaları kullanım alanlarından bazılarıdır.

Sabit Kanat ve Döner Kanat İHA Karşılaştırması

Sanit kanatlı İHA’lar geniş yüzey alanına sahip kanat bulundururlar ve kalkış (lift) kuvvetini bu kanatlardan sağlarlar. Döner kanatlı İHA’ların bu tip kanatları yoktur. Kalkış kuvvetini sadece motorlarından sağlarlar. Sabit kanat ve döner kanatlı İHA’ların birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları mevcuttur.

	Avantajları	Dezavantajları
Döner Kanat (Rotary Wing)	Dikey kalkış yapabilmesi Kullanım kolaylığı ve ulaşılabilirlik Kapalı alanlarda kullanılabilirlik	Kısa uçuş süresi Düşük yük kapasitesi
Sabit Kanat (Fixed Wing)	Uzun uçuş süresi Geniş alanlarda kullanılabilirlik §Yüksek uçuş hızı	Kalkış ve iniş için ek alan ihtiyacı Kullanım zorluğu

Drone Nasıl Uçar?

Drone’un 3 tip hareketi vardır. Bunlar ileri ve geri gitmesini sağlayan pitch, sağa ve sola gitmesini sağlayan roll ve kendi ekseni etrafında dönmesini sağlayan yaw hareketleridir. Drone tüm motorlarını yer çekimi kuvvetinden daha fazla bir kuvvet oluşturacak şekilde çalıştırırsa drone yukarı doğru havalanır. Pitch hareketi yapmak için arkadaki iki motorunu öndeki iki motordan daha hızlı çalıştırır. Roll hareketi de pitch hareketine benzer bir şekilde çalışmaktadır. Drone sağdaki veya soldaki iki motorunu diğer motorlardan daha hızlı çalıştırdığında sağa veya sola hareket eder. Drone’un tüm motorları aynı yöne dönmez çünkü bu drone’un kendi ekseni etrafında kontrol edilmeyecek bir biçimde dönmesine neden olur. Bu yüzden bir koldaki motorlar saat yönüne, diğer koldaki motorlar ise saat yönünün tersi yönde çalışmaktadır. Videomda tüm bu hareketleri Gazebo simülasyon ortamında gösterdim. Drone’u bu ortamda hareket ettirmek için QGroundControl yer kontrol istasyonu yazılımı ile oyun kolumu kullandım.

Drone Bileşenleri

Bir quadcopter’de olmazsa olmaz bileşenler şunlardır:

Gövde: Quadcopter’in tüm parçaları gövde üzerine kurulur. Hafif ve güçlü olması sebebiyle genellikle karbon fiber malzeme tercih edilir.

Motor ve ESC: Fırçasız motorlar elektronik motor sürücülerle kontrol edilir. ESC’ler fırçasız motorlara giden akımı ayarlayarak drone’un hareketlerini oluşturur.

Pervane: Ana itki elemanıdır. Çalıştığı yönde düşük hava basıncı oluşturarak aracın o yönde hareket etmesini sağlar.

Batarya: Genellikle hafif ve verimli olmaları sebebiyle Li-Po bataryalar tercih edilir.

Uçuş Kontrol Kartı: Quadcopter’in tüm bileşenlerini yöneten ana elemandır. Quadcopter’in beyni olarak da düşünebiliriz. Çoğu uçuş kartında ivme, gyro, pusula ve yükseklik sensörleri bulunur. Bazı modellerde GPS sensörü de bulunabilmektedir.

Kaynaklar

https://www.itu.int/en/ITU-D/Regional-Presence/AsiaPacific/SiteAssets/Pages/Events/2018/Drones-in-agriculture/asptraining/A_Session1_Intro-to-Drones-RS-GIS.pdf
https://www.auav.com.au/articles/drone-types/#:~:text=Fixed%2Dwing%20drones%20(as%20opposed,so%20are%20much%20more%20efficient.
https://oscarliang.com/types-of-multicopter/
http://socialledge.com/sjsu/index.php/S14:_Quadcopter
Shafiee, Mahmood & Zhou, Zeyu & Mei, Luyao & Dinmohammadi, Fateme & Karama, Jackson & Flynn, D.. (2021). Unmanned Aerial Drones for Inspection of Offshore Wind Turbines: A Mission-Critical Failure Analysis. Robotics. 10. 26. 10.3390/robotics10010026.