Проектирование квадрокоптера на базе интегрированной модельной среды

Введение. В статье представлен междисциплинарный подход к проектированию летающего робота (квадрокоптера), основанный на использовании интегрированной модельной среды. Процесс проектирования реализуется как создание моделей разного типа: натурной и виртуальной. Материалы и методы. Под виртуальной моделью понимается совокупность математических, алгоритмических, программных и 3D-моделей, обеспечивающих ее функционирование в виртуальной среде. Проектное решение представляет собой комплект конструкторско-технологической документации, включающей в себя интегрированную модель проектируемого объекта, компоненты которой связаны друг с другом. Натурная часть интегрированной модельной среды включает в себя следующие компоненты: несущую силовую систему; корпусные детали; электромеханические и электронные системы управления, навигации, телеметрии и сенсорики. Для несущих систем и корпусных деталей используются полиамидные бионические конструкции, приобретенные и напечатанные на 3D-принтере; базовым элементом электронной системы является полетный контроллер ArduPilot (ArduCopter). Виртуальная среда моделирования формируется на базе CAD/CAE/CAM/PDM/PLM SolidWorks (Motion, Simulation). Основными инструментами, используемыми для создания связей между моделями разного типа и уровня, являются COM-техноло-гия, API CAD/CAE/CAM/PDM/PLM-системы, MS Visual Studio C++, позволяющие разработать единый интерфейс для управления полетом и планирования траектории как в реальной, так и в виртуальной среде. Результаты исследования. Разработана интегрированная (натурная и виртуальная) модельная среда для квадрокоптера. На данной основе получено проектное решение в виде реального объекта и его виртуальной модели. Состояние и поведение этих объектов контролируется и управляется программным обеспечением, имеющим доступ как к реальному объекту, так и к его 3D-модели. Полученный результат можно рассматривать как инструмент инжиниринга для решения широкого спектра научно-технических и производственных задач: проведения дефектоскопии, диагностики аварийных ситуаций, 3D-сканирования удаленных и труднодоступных объектов. Обсуждение и заключение. В статье показана эффективность подхода к проектированию как к процессу создания междисциплинарных моделей разного типа и уровня. При этом особую значимость приобретает проблема интеграции этих моделей в единое целое за счет формирования двунаправленных ассоциативных связей. Дальнейшего развития требуют технологические (программные) средства синхронизации состояния и поведения натурной и виртуальной моделей объекта проектирования.