Drone یا درون، نام کلی یک سری محصولات است که امروزه نام‌ها و کاربردهای‌ گوناگونی دارند. برخی به این محصولات هلیکوپتر، یا کوادکوپتر (quadcopters) تصویربرداری می‌گویند.  اما بهرحال نام Drone یا درون، کوتاه‌ترین و ساده‌ترین نام برای این تجهیزات است که از پهباد‌های نظامی تا هلیکوپتر‌های اسباب‌بازی را می‌تواند شامل شود. برای آشنایی بیشتر با این تجهیزات بخش نخست این مقاله را مطالعه کنید.

 کنترل‌کننده‌های الکترونیکی سرعت

ESC (Electronic Speed Controllers) روی موتور درون قرار می‌گیرد و در واقع نیروی را بین پره‌های موتور تقسیم می‌کند. در برخی از درون‌های پیشرفته‌تر، اطلاعات چرخشی پره‌ها، نظیر نحوه چرخش و تعادل و قدرت پره‌ها به صورت اطلاعات بازگشتی به MC رفته و تحلیل می‌شود. بدینوسیله، MC می‌تواند بفهمد که مثلا یکی از پره‌ها از کار افتاده و یا نامتعادل عمل می‌کند، که در این صورت با جبران حرکت توسط پره‌های دیگر، تعادل کل دستگاه را حفظ می‌کند.
Receiver یا دستگاه گیرنده اطلاعات

دستگاه گیرنده اطلاعات یا در واقع رسیور، قطعه‌‌ای از دستگاه است که می‌تواند اطلاعات را از اپراتور دستگاه دریافت کند. این دستگاه را گاهی اوقات به اشتباه فرستنده (transmitter) هم می‌نامند. گیرنده‌های جدید عموما در محدوده فرکانس استاندارد 2.4 گیگاهرتز کار می‌کنند. این محدوده فرکانس به دلیل رایگان بودن، اغلب مورد استفاده سیستم‌های رادیویی آزاد مانند Wi-Fi هم قرار می‌گیرد. فرستنده‌ها اغلب دارای حداقل چهار کانال یا بیشتر هستند که می‌توانند علاوه بر عملکرد‌های معمول پرواز، تجهیزات دیگری مانند ابزارهای تعادل و کنترل دوربین (گیمبال) یا مثلا تجهیزات آتش‌بازی را کنترل کنند. البته باید دقت داشته باشید که مثلا عمل بالا و پایین‌ کردن دوربین در این تجهیزات (Tilt کردن) تنها یک کانال مخصوص به خود دارد. بنابراین وقتی بنا باشد یک درون، عملیاتی مانند عکاسی معمولی یا عکاسی پانوراما، فیلمبرداری، حرکت افقی (Paning) و کارهایی نظیر اینها را انجام دهد، هر عملکرد، نیاز به یک کانال اختصاصی دارد و این مسئله نیاز به چند کاناله بودن مدل‌های قوی‌تر را توجیه می کند.
موتورها

موتورها همان بخش اصلی چرخنده در دستگاه هستند که می‌توانند با چرخش خود، درون‌ها را از روی زمین بلند کرده و روی هوا معلق نگه دارند. موتورها اغلب به صورت جفت به کار می‌روند. بدین معنی که هر جفت دارای دو آرمیچر مستقل است که اگرچه فرمان چرخش را از یک جا می‌گیرند، اما برخلاف همدیگر می‌چرخند. یعنی یکی به صورت ساعتگرد و دیگری به صورت پادساعت‌گرد می‌چرخد. این مطلب خصوصا هنگام تعویض پره‌ها یا باز و بسته کردن آنها کمی گیج کننده است. زیرا در اغلب موارد، پره‌هایی که به صورت ساعتگرد می‌چرخند، به صورت پاد‌ساعت‌گرد بسته می‌شوند (یا برعکس)، با این ترفند، پره‌ها در هنگام چرخش عادی، سفت‌تر می‌شوند.
پره‌ها

درون‌‌های معمولی اغلب از پره‌های پلاستیکی استفاده می‌کنند. این جنس پره‌ها بسیار سبک و انعطاف‌پذیر هستند و به همین دلیل امنیت بالایی نیز دارند. اما در برخی از درون های پیشرفته‌تر، این پره‌ها از جنس کربنی است که دارای مقاومت بسیار بالایی هستند. هرچقدر جنس پره‌ها سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر باشد امنیت بیشتری دارد. اما در برخی از تجهیزات این امنیت در مقابل عملکرد بالای پره‌ها نادیده گرفته می‌شود. به عنوان مثال در برخی از تجهیزات پرنده، پره‌ها از جنس چوب یا ترکیبی از نایلون و شیشه است. این قبیل تجهیزات بسیار خطرناک هستند و باید تنها توسط متخصصان یا اپراتورهای باتجربه استفاده شوند.

البته این نام چندان هم بی‌معنی نیست. چون اغلب این تجهیزات از پره‌های چرخان برای پرواز استفاده می‌کنند. مشکل اینجاست که برخی از این تجهیزات اصولاً دارای پره چرخان نیستند و بیشتر شبیه به هواپیماها هستند که در این دسته‌بندی قرار نمی‌گیرند. سازمان هوایی فدرال، این تجهیزات را unmanned aerial systems یا به‌طور مختصر UAS نامیده است که به معنی “سیستم‌های هوایی بدون سرنشین” است. اما بهرحال نام Drone یا درون، کوتاه‌ترین و ساده‌ترین نام برای این تجهیزات است که از پهباد‌های نظامی تا هلیکوپتر‌های اسباب‌بازی را می‌تواند شامل شود.

درون‌ها چندان جدید نیستند. در سال 2006 شرکتی چینی به نام DJI تاسیس شد که ایده بسیار جالبی را پیاده‌سازی کرد. این شرکت اسباب‌بازی‌های مدرن را با تجهیزات تصویربرداری ترکیب کرد تا عکس‌برداری و فیلمبرداری هوایی را آسان‌تر و با قیمتی بسیار مناسب‌تر از قبل، در اختیار همگان قرار دهد. البته پیشتر هم روش‌هایی برای تصویربرداری هوایی بدون سرنشین وجود داشت. اما با کوچک‌شدن دوربین‌های عکاسی و فیلمبرداری، DJI این امکان را پیدا کرد که تجهیزاتی با عملکرد ساده و روان برای تصویربرداری با پرطرفدارترین دوربین فیلمبرداری اکشن در جهان یعنی GoPro ارائه کند که به سرعت در سرتاسر جهان مورد استقبال قرار گرفت.

تجهیزات تصویربرداری قدیمی، در واقع الگویی جمع و جور از هلیکوپتر‌ها یا هواپیماهای واقعی بودند و پراندن آنها جدای از هزینه فوق‌العاده بالا، نیاز به گذراندن یک دوربین هوانوردی اختصاصی داشت. برخی از این تجهیزات از بنزین (مخصوص هواپیما) استفاده کرده و با سرعتی برابر با سرعت هواپیما پرواز می‌کردند و کنترل آنها باید با رادار‌ انجام می‌شد. اما در درون‌ها، تامین انرژی با باطری‌های قابل شارژ انجام می‌شود. راهبری پرواز با ترکیب محاسبات ارتفاع و GPS روی دستگاه، به‌طور کامل توسط کامپیوتر کنترل می‌شود و بدین ترتیب به‌راحتی می‌توانند به‌صورت خودپرواز یا Auto-Pilot پرواز کنند. به همین دلیل تقریبا هر کسی بدون داشتن دانش هوانوردی، می‌تواند این تجهیزات را به پرواز درآورده و هدایت کند.

از آنجا که درون‌‌ها می‌توانند الگوی پروازی دقیقی را دنبال کنند، و با استفاده از GPS می‌توانند به راحتی در یک نقطه ثابت مانده یا مسیر دقیقی را طی کنند، یکی از بهترین و جذاب‌ترین گزینه‌ها برای تصویربرداری هوایی به شمار می‌روند. (به عنوان مثال می‌توانید این تجهیزات را با تجهیزات قدیمی‌تر مانند کایت‌ها، بالن‌ها، و غیره مقایسه کنید تا ببینید چقدر می‌تواند برای این شاخه از تصویربرداری مفید باشند.) درون‌ها، نه تنها می‌توانند دوربین‌های عکاسی را حمل کنند، بلکه با کاهش سایز دوربین‌های فیلمبرداری Full HD و 4K به ابعادی کمتر از یک تلفن همراه، امروزه دیگر می‌توان به سادگی از این تجهیزات برای فیلمبرداری‌ تجاری، مانند ساخت فیلم‌های تلوزیونی و تیزرهای تبلیغاتی نیز استفاده کرد.

در بخش بعدی این مقاله به چگونگی کارکرد این محصولات و تکنولوژی‌های مرتبط با آن می‌پردازیم. بخش‌های بعدی را دنبال کنید.

درون‌ها چطور کار می‌کنند (2)؟

درون‌ها به هفت بخش اصلی تقسیم می‌شوند:

کنترل کننده اصلی

کنترل‌کننده اصلی یا MC، این همان مغز کنترل‌کننده یک درون است. این قطعه‌ کوچک و سبک، در واقع یک کامپیوتر داخلیست که نرم‌افزاری اختصاصی برای کنترل پرواز روی آن نصب‌شده و عمدتا بر پایه سیستم عامل لینوکس برنامه‌ریزی شده است. همچنین برخی از سازندگان این امکان را به کاربران می‌دهند که با استفاده از نرم‌افزارهای واسط SDK، این کامپیوتر را براساس نیازهای خودشان برنامه‌ریزی کنند. در برخی از درون‌ها، کنترل‌کننده اصلی به صورت یک ماژول جداگانه طراحی می‌شود که می‌تواند از طریق پورت‌های مختلف به دستگاه وصل شده یا از آن جدا شود. اما در برخی دیگر از درون‌ها، خصوصا برخی از مدل‌های ارزان‌قیمت و ساده‌تر، این بخش به صورت یکپارچه (Onboard) همراه با ژیروسکوپ و ESC و دیگر کنترل‌کننده‌های پروازی طراحی و نصب می‌شود.

مزیتی که کنترل‌کننده‌های مستقل دارند این است که می‌توانند از دستگاه جدا شده و با اتصال به کامپیوتر به روزرسانی شوند. بدین معنی که نرم‌افزار داخلی این تجهیزات، می‌تواند به آخرین نسخه نرم افزارهای سازنده آپگرید شود. ضمنا، در دستگاه‌‌هایی که MC آنها جدا می‌شود، می‌توان از پردازنده‌های قوی‌تر با امکانات بیشتر نیز استفاده کرد. به عنوان مثال، DJI در اوایل کار خود، بیشتر به ساخت و عرضه همین کنترل‌کننده‌های تخصصی می‌پرداخت و از پردازنده‌های معروف این شرکت می‌توان به Naza-M و WooKong-M اشاره کرد.
حسگر‌ها و ژیروسکوپ‌ها
برای اینکه MC بتواند پرواز خودکار را کنترل کند، باید بتواند نحوه پرواز درون را درک کند. این کار توسط حسگر‌ها انجام می‌شود. البته منظور از حسگر‌ها، تنها یک یا چند حسگر ساده نیست و می‌تواند ترکیبی از حسگر‌های مختلف شامل ژیروسکوپ‌ها و شتاب‌سنج‌ها، سیستم‌های مکان‌یاب یا GPS و قطب‌نما باشد. در واقع، این ترکیب پیچیده می‌تواند به MC درون بگوید که سرعت و شتاب دستگاه چقدر و در کدام جهت است و مقاومت هوا در برابر آن چگونه است.

برخی از درون‌ها نیز امکان استفاده از لرزشگیر دوربین را دارند و حتی در برخی دیگر این لرزشگیر، خود بخشی از بدنه است. در این دستگاه‌ها، به جز اطلاعات مربوط به حرکت خود دستگاه، میزان لرزش هم توسط حسگر‌های دیگری کنترل شده و سعی در جهت خنثی کردن آن می‌کنند. این لرزشگیری توسط حسگر‌هایی انجام می‌شود که به مجموعه آنها “گیمبال” (Gimbal) گفته می‌شود.