Kutilsiudělejtesami

DIY dron: Lekce 2. Rámy..

Obsah

Úvod

Než tedy začnete dron sestavovat, je prvním krokem výběr rámu. Můžete to provést sami, nebo použít hotová řešení (rámová sada UAV). Jak jste si možná všimli, k vytváření vícerotorových UAV lze použít různé typy rámců a konfigurací. Proto v této části budeme zvažovat běžné nebo základní typy rámů, materiály provedení a také problémy související s designem.

Typy rámců UAV

Tricopter

  • Popis: UAV, který má tři paprsky, z nichž každý je připojen k motor. Přední část trikoptéry je považována za stranu spojení dvou paprsků (Y3). Úhel mezi paprsky se může lišit, ale obvykle je 120 °. Aby se zabránilo gyroskopickému účinku nerovnoměrného počtu rotorů a aby se změnil úhel řízení, musí být zadní motor schopen otáčení (dosaženo instalací konvenčního RC servomotoru). Chcete -li ze sestavy vyloučit použití serva, použijte konstrukci Y4
  • Výhody: Neobvyklý vzhled dronu. Nejlepší letové vlastnosti dosahuje při letu vpřed. Cena (ke stavbě vyžaduje méně motorů a ESC).
  • Nevýhody: Asymetrický design. Vyžaduje použití serva. Obtížnost při provádění zadního paprsku (protože servo musí být namontováno podél osy). Tuto konfiguraci nepodporují všechny letové ovladače.

Quadcopter

  • Popis: Dron "Quadcopter", který má čtyři paprsky, z nichž každý je připojen k motoru. U „ konfigurace Xkonfigurace
  • Výhody: Nejběžnější konstrukce s více rotory. Nejjednodušší a nejvšestrannější design. Ve standardní konfiguraci jsou ramena / motory symetrické kolem dvou os. S touto vícerotorovou sestavou mohou pracovat všechny letové ovladače dostupné na trhu.
  • Nevýhody: Nedostatek nadbytečnosti (pokud systém selže, zejména v prvcích elektrárny, dron spadne).

Hexacopter

  • Popis: Hexacopter má šest paprsků, každý z nich který je připojen k motoru. Přední část hexakoptéry je považována za stranu spojení obou paprsků, ale za přední část lze také považovat podélný paprsek.
  • Výhody: V případě potřeby umožňuje konstrukce hexakoptéry snadné přidání dvou dalších paprsků a motorů, což zvýší celkový tah, v důsledku čehož dron dokáže zvednout větší užitečné zatížení. V případě poruchy jednoho z motorů je možné, že dron zvládne měkké přistání a nehavaruje. Modulární konstrukce rámu. Tuto konfiguraci podporují téměř všechny letové ovladače.
  • Nevýhody: Objemná a drahá konstrukce. Další motory a díly zvyšují hmotnost helikoptéry, a proto je pro dosažení stejné doby letu jako u quadrocopteru nutné instalovat více kapacitních baterií.

Y6

  • Popis: Konstrukce Y6 je typ hexacopteru s na základně ne šest paprsků, ale tři, z nichž každý je spojen s dvojicí koaxiálně uložených motorů (celkem 6 motorů). Je třeba poznamenat, že spodní vrtule vyčnívají směrem dolů.
  • Výhody: Méně komponent ve srovnání s hexacopterem. Zvedá větší užitečné zatížení ve srovnání s kvadrokoptérou. Při použití šroubů s opačným otáčením je vyloučen gyroskopický efekt, jako v Y3
  • Nevýhody: Dražší ve srovnání s kvadrokoptérou díky použití dalších dílů, které jsou nákladově ekvivalentní částem hexacopteru. Další motory a díly zvyšují hmotnost helikoptéry, což znamená, že k dosažení stejného času letu jako u kvadrokoptéry budete potřebovat větší baterii. Jak ukazuje praxe, tah získaný na Y6 je o něco nižší než u konvenční hexakoptéry, pravděpodobně proto, že spodní rotor ovlivňuje tah horního rotoru. Tuto konfiguraci nepodporují všechny letové ovladače.

Octocopter

  • Popis: Octocopter má osm paprsků, z nichž každý připojený k motoru. Přední část hexakoptéry je považována za stranu spojení dvou paprsků.
  • Výhody: Více motorů = větší tah, a proto zvýšená redundance, což dronu umožňuje spolehlivou navigaci s těžkými a drahými kamerami DSLR.
  • Nevýhody: Více motorů = vyšší cena a větší baterie. Vzhledem k vysokým nákladům je relevantní pouze pro profesionální sféru.

X8

  • Popis: Konstrukce X8 je stále octokoptéra, nejen ne s osmi, ale se čtyřmi paprsky, z nichž každý je připojen k dvojici koaxiálně uložených motorů (celkem 8 motorů).
  • Výhody: Více motorů = větší tah, a proto zvýšená redundance. V případě poruchy motoru je větší pravděpodobnost jemného přistání dronu.
  • Nevýhody: Více motorů = vyšší cena a větší baterie. Vzhledem k vysokým nákladům je relevantní pouze pro profesní oblast činnosti.

Velikost UAV

UAV se dodávají v různých velikostech, od Nano, která je menší než dlaň vaší ruky, do té větší, kterou lze přepravovat pouze v zadní části kamionu. Pro většinu uživatelů, kteří s dronovým koníčkem teprve začínají, se optimální rozsah velikostí nabízející největší všestrannost a hodnotu pohybuje mezi 350 mm a 700 mm. Velikost rámu je průměr největšího kruhu, který protíná každý z motorů. Díly pro UAV této velikosti mají široký sortiment cen a největší výběr dostupných produktů.

Materiály UAV / Stavebnictví

Níže jsou uvedeny nejběžnější materiály provedení používané pro výrobu rámů pro vícerotorové drony, resp., seznam není úplný. V ideálním případě by měl být rám tuhý s co nejmenším přenosem vibrací.

Pěnová guma (pěna) - jako jediný materiál pro výrobu rámů UAV se používá jen zřídka a zpravidla v kombinaci s pevným rámem nebo zesílenou konstrukcí. Může být také použit pro strategické účely; jako ochrana rotorů (vrtulí), podvozků, často funguje jako tlumič. Pěnová guma může být různého druhu od měkké po relativně tvrdou.

Wood - pokud je prioritou levnost konstrukce, pak je dřevo vynikající volbou, která výrazně sníží doba montáže a výroby náhradních dílů. Dřevo je dostatečně tvrdé a je to časem prověřený materiál. Je důležité, aby při výrobě rámu bylo použito dokonale rovné dřevo (bez ohýbání a deformace).

Plast - k dispozici pro většinu uživatelů pouze ve formě plastových fólií. Má tendenci se ohýbat a jako takový není ideální. Skvělé pro výrobu klecí nebo podvozků. Pokud uvažujete o 3D tisku, měli byste vzít v úvahu časový interval výroby (může být jednodušší koupit rámovou sadu UAV). 3D tisk dílů se osvědčil u malých kvadrokoptér.

Hliník - přichází ke spotřebiteli v různých tvarech a velikostech. Na tělo můžete použít hliníkový plech nebo na paprsky dronu extrudovaný hliník. Hliník není tak lehký jako uhlíková vlákna nebo G10, ale cena a trvanlivost jsou hlavními výhodami materiálu. Místo zlomení nebo prasknutí má hliník tendenci se ohýbat. Pro práci s materiálem je zapotřebí pouze pila a vrták.

G10 (druh skleněných vláken) - nehledě na to, že vzhled a základní vlastnosti jsou téměř identické s uhlíkem (uhlíkové vlákno) je levnější materiál. Je k dispozici hlavně ve formátu listu a používá se k realizaci horních a dolních rámových desek. Také na rozdíl od uhlíkových vláken G10 neblokuje RF vlny.

PCB (deska s plošnými spoji - dielektrická deska) - ve skutečnosti analog sklolaminátu, ale na rozdíl od druhého jsou vždy ploché. Někdy se používá jako horní a dolní rámová deska ke snížení počtu použitých dílů (například do spodního panelu je často zabudována deska pro distribuci energie). Rámy nanodesky s plošnými spoji

Uhlíkové vlákno je díky své nízké hmotnosti a vysoké pevnosti nejžádanějším materiálem. Výrobní proces je stále zcela ruční. Zpravidla se hromadně vyrábějí jednoduché formy, jako jsou ploché plechy, trubkové součásti; provádění složitých trojrozměrných tvarů se provádí na zakázku.

Další úvahy

  • Gimbal - nejčastěji se používá ke stabilizaci kamery (FPV / Letecké fotografie). Zpravidla je instalován pod rám v souladu s těžištěm UAV. Lze připevnit přímo na rám nebo pomocí kolejnic. Pro stabilizaci obrazu se doporučuje použít dvou nebo tříosý kardan. Vyžaduje prodloužení přistávacích nohou.

  • Payload (transport) - v amatérské sféře je něco luxusního, tak jak jakákoli dodatečná hmotnost nejenže zkracuje dobu letu, ale také vede k odmítnutí používání dalších prvků, které by mohly dronu přidat klíčové funkce. Při navrhování by mělo být chápáno, že přepravní kufr by měl být co nejlehčí a zároveň pevný a samotný náklad by měl být pevně připevněn, s vyloučením jakéhokoli pohybu za letu.

  • Landing feet - přesto, že některé UAV přistávají přímo na rámu (obvykle jsou vyloučeno ke snížení hmotnosti), použití přistávacích podpěr v konstrukci poskytne mezeru mezi spodní částí UAV a nerovným povrchem a také v případě tvrdého přistání udeří úder, čímž se zvýší šance na záchranu tak důležité prvky dronu, jako je kamera, zavěšení, baterie a rám.

  • Instalace - nehledě na to, že konstrukce a výroba dronu je mnohem jednodušší než konvenční helikoptéra, umístění každého prvku by mělo být zváženo na samém začátku procesu návrhu.

Obecné pokyny pro instalaci:

  1. Při vytváření rámu od nuly je důležité zajistit, aby čtyři montážní otvory byly přesně umístěny tak, aby motory jsou připevněny k rámu...
  2. Většina motorů pro rámy od 400 mm do 600 mm má stejný vzor montážních otvorů, což umožňuje použít rám od jednoho výrobce a motory od jiného.
  3. Umístění všech dalších komponent by v ideálním případě mělo být symetrické kolem jedné osy, což později pomůže usnadnit hledání a úpravu těžiště dronu.
  4. V ideálním případě by měl být letový ovladač umístěn ve středu kruhu (a jako takový ve středu hmoty) spojující všechny motory.
  5. Letový ovladač je obvykle připevněn k rámu pomocí vzpěr, gumových tlumičů nebo oboustranné pásky.
  6. Mnoho výrobců používá stejný vzor montážního otvoru pro letový ovladač (např. 35 mm nebo 45 mm čtverec), ale neexistuje žádný současný „průmyslový standard“.
  7. Baterie je dostatečně těžká, a pokud se těžiště vaší sestavy trochu posunulo, můžete ji upravit lehkým posunutím baterie.
  8. Zajistěte, aby držák baterie trochu hrál, ale zároveň zajistil, aby baterie byla bezpečně držena na svém místě.
  9. Popruhy na suchý zip se často používají k zajištění baterií, je však dobré přidat mezi baterii a rám oboustrannou pásku.

Guidelines

Krok 1: Podívejte se, jaké materiály a nástroje pro jejich zpracování máte k dispozici.

  • Pokud váš arzenál nestačí k implementaci vlastního rámce, nebo jen chcete profesionální rám, zvažte nákup sady rámců UAV.
  • I když je rám vyroben pomocí správných nástrojů a základních materiálů, stále může mít strukturální nedostatky způsobující nadměrné vibrace nebo posunutí. Výrobní proces vyžaduje bystrý zrak a zkušenosti.
  • Při výrobě rámu si promyslete upevnění všech potřebných prvků dronu; motory, elektronika atd.

Krok 2: Seznam všech dalších (příslušenství) dílů, které plánujete zahrnout do sestavy.

​​
  • Může to být jedno-, dvou- nebo tříosý kardan pro kameru, padák, palubní mini počítač, užitečné zatížení, elektroniku dlouhého dosahu (zpravidla činí sestavu těžší a větší), plovoucí zařízení atd.
  • Výsledný seznam dalších / pomocných částí poskytne představu o rozměrech dronu a vypočítá celkovou hmotnost.

Krok 3: Zamyslete se nad odhadovanou velikostí rámečku.

  • Velký rám nemusí být pro dron nutně velkým potenciálem a menší rám nemusí montáž zlevnit.
  • Pro začátečníky je doporučen dron postavený na rámu 400 - 600 mm.

Krok 4: Navrhněte, postavte a otestujte rám.

  • Pokud jste si zakoupili rámovou sadu UAV, nemáte se čeho obávat, pokud jde o pevnost, tuhost a stavbu.
  • Pokud se rozhodnete navrhnout a postavit rám od nuly, bude důležité zkontrolovat jeho pevnost, hmotnost a zajistit, aby konstrukce odolávala vibracím (minimální ohyb).
  • Zvažte použití specializovaného modelovacího softwaru (mnoho z nich je zdarma, například Google Sketchup) k návrhu rámu a zajištění správných rozměrů.

Nyní máte rámeček a můžete přejít k další lekci.

.
Podobné články