DIY drone: Lektion 2. Rammer..

Indhold

Introduktion

Så før du begynder at samle din drone, er det første trin at vælge en ramme. Du kan selv udføre det, eller bruge færdige løsninger (UAV-rammesæt). Som du måske har bemærket, kan forskellige typer af rammer og konfigurationer bruges til at oprette multi-rotor UAV'er. Derfor vil vi i dette afsnit overveje almindelige eller grundlæggende typer af rammer, materialer til udførelse samt spørgsmål relateret til design.

Typer af UAV -rammer

Tricopter

  • Beskrivelse: UAV, som har tre bjælker, som hver er forbundet til en motor. Den forreste del af trikopteren anses for at være siden af ​​krydset mellem to bjælker (Y3). Vinklen mellem bjælkerne kan variere, men er typisk 120 °. For at modvirke den gyroskopiske virkning af det ujævne antal rotorer samt for at ændre styrevinklen skal den bageste motor kunne rotere (opnås ved at installere en konventionel RC servomotor). For at udelukke brugen af ​​en servo fra samlingen, skal du bruge Y4 -designet
  • Fordele: Dronens usædvanlige udseende. Den opnår de bedste flyveegenskaber, når den flyver i fremadgående retning. Pris (kræver færre motorer og ESC'er for at bygge).
  • Ulemper: Asymmetrisk design. Kræver brug af en servo. Vanskeligheder ved udførelsen af ​​bagbjælken (da servoen skal monteres langs aksen). Ikke alle flyvekontrollere understøtter denne konfiguration.

Quadcopter

  • Beskrivelse:"Quadrocopter" drone, der har fire stråler, som hver især er forbundet til en motor. For " X -konfigurationkonfiguration
  • Fordele: Mest almindelige multi-rotor design. Det enkleste og mest alsidige design. I standardkonfigurationen er armene / motorerne symmetriske omkring to akser. Alle flyvekontrollere, der er tilgængelige på markedet, kan fungere med denne multirotorsamling.
  • Ulemper: Manglende redundans (hvis systemet svigter, især i elementerne i kraftværket, falder dronen).

Hexacopter

  • Beskrivelse: Hexacopteren har seks bjælker, hver af som er forbundet til motoren. Den forreste del af hexakopteren anses for at være siden af ​​krydset mellem de to bjælker, men den langsgående stråle kan også betragtes som den forreste del.
  • Fordele: Om nødvendigt muliggør hexakopterdesignet let tilføjelse af to ekstra bjælker og motorer, hvilket vil øge det samlede tryk, som følge heraf kan dronen løfte mere nyttelast. I tilfælde af fejl på en af ​​motorerne er det muligt, at dronen vil være i stand til at foretage en blød landing og ikke gå ned. Modulært steldesign. Næsten alle flyvekontrollere understøtter denne konfiguration.
  • Ulemper: omfangsrig og dyr konstruktion. Yderligere motorer og dele øger copterens vægt, derfor er det nødvendigt for at få den samme flyvetid som en quadrocopter at installere mere rummelige batterier.

Y6

  • Beskrivelse: Konstruktion Y6 er en type hexakopter med ved basen, ikke seks bjælker, men tre, som hver er forbundet til et par koaksialt monterede motorer (i alt 6 motorer). Det skal bemærkes, at de lavere propeller projekterer nedadgående tryk.
  • Fordele: Færre komponenter sammenlignet med hexakopter. Løfter mere nyttelast i forhold til quadcopter. Ved brug af kontraroterende skruer er den gyroskopiske effekt udelukket, som i Y3
  • Ulemper: Dyrere i forhold til en quadrocopter på grund af brugen af ​​ekstra dele, der svarer til omkostningerne til hexakopterdelene. Yderligere motorer og dele øger copterens vægt, hvilket betyder, at du skal bruge et større batteri for at få den samme flyvetid som quadcopter. Som praksis viser, er stødet opnået på Y6 lidt lavere end for en konventionel hexakopter, sandsynligvis fordi den nedre rotor påvirker den øvre rotors tryk. Ikke alle flyvekontrollere understøtter denne konfiguration.

Octocopter

  • Beskrivelse: Octocopter har otte bjælker, som hver har tilsluttet motoren. Den forreste del af hexakopteren anses for at være siden af ​​krydset mellem to bjælker.
  • Fordele: Flere motorer = mere tryk, og derfor øget redundans, så dronen kan navigere med tillid med tunge og dyre DSLR -kameraer.
  • Ulemper: Flere motorer = højere pris og større batteri. På grund af dens høje omkostninger er det kun relevant for den professionelle sfære.

X8

  • Beskrivelse: X8 -designet er stadig et oktokopter, kun ikke med otte, men med fire bjælker, der hver er forbundet til et par koaksialt monterede motorer (i alt 8 motorer).
  • Fordele: Flere motorer = mere tryk, og derfor øget redundans. Mere sandsynligt at forsigtigt lande dronen i tilfælde af et motorfejl.
  • Ulemper: Flere motorer = højere pris og større batteri. På grund af dens høje omkostninger er det kun relevant for det faglige aktivitetsområde.

UAV -størrelse

UAV'er findes i forskellige størrelser, fra Nano, som er mindre end håndfladen af din hånd, til den større, som kun kan transporteres bag på en lastbil. For de fleste brugere, der lige er begyndt med dronehobbyen, er det optimale størrelsesinterval med den største alsidighed og værdi mellem 350 mm og 700 mm. Rammestørrelsen er diameteren på den største cirkel, der krydser hver af motorerne. Dele til UAV'er i denne størrelse har en bred vifte af priser og det største udvalg af produkter til rådighed.

Materialer til UAV / konstruktion

Nedenfor er de mest almindelige udførelsesmaterialer, der bruges til fremstilling af rammer til henholdsvis multi-rotor droner, listen er ikke komplet. Ideelt set bør rammen være stiv med mindst mulig vibrationsoverførsel.

Skumgummi (Skum) - som det eneste materiale til fremstilling af UAV -rammer bruges sjældent og som regel i kombination med en stiv ramme eller forstærket struktur. Kan også bruges til strategiske formål; som en beskyttelse for rotorer (propeller), chassis, fungerer ofte som en dæmper. Skumgummi kan være af forskellige typer fra blød til relativt hård.

Træ - hvis prioriteten er strukturens billighed, så er træ en glimrende mulighed, der vil reducere tidspunkt for montering og fremstilling af reservedele. Træ er ret hårdt og er et tidstestet materiale. Det er vigtigt, at der bruges perfekt lige træ til fremstilling af rammen (uden bøjning og deformation).

Plastik - fås kun for de fleste brugere i form af plastark. Har en tendens til at bøje og er som sådan ikke ideel. Fantastisk til fremstilling af rullebure eller chassis. Hvis du overvejer 3D -udskrivning, bør du overveje produktionstidsintervallet (det kan være lettere at købe et UAV -rammesæt). 3D -print af dele har fungeret godt for små quadcopters.

Aluminium - kommer til forbrugeren i forskellige former og størrelser. Du kan bruge aluminiumsplade til kroppen eller ekstruderet aluminium til dronebjælkerne. Aluminium er ikke så let som kulfiber eller G10, men pris og holdbarhed er materialets største fordele. I stedet for at knække eller revne har aluminium en tendens til at bøje. For at arbejde med materialet kræves kun en sav og en boremaskine.

G10 (en type glasfiber) - på trods af at udseendet og de grundlæggende egenskaber er næsten identiske med kulstof (kulfiber) er et billigere materiale. Det fås hovedsageligt i arkformat og bruges til at realisere de øvre og nedre rammeplader. I modsætning til kulfiber blokerer G10 ikke RF -bølger.

PCB (printkort - dielektrisk plade) - faktisk en analog af glasfiber, men i modsætning til sidstnævnte, de er altid flade. Nogle gange brugt som top- og bundrammeplader for at reducere antallet af brugte dele (f.eks. Er et strømfordelingsbord ofte indbygget i bundpanelet). Rammer nanoprintkort

Kulfiber er det mest eftertragtede materiale på grund af dets lette vægt og høje styrke. Fremstillingsprocessen er stadig udelukkende manuel. Som regel masseproduceres simple former, såsom flade ark, rørformede komponenter; udførelsen af ​​komplekse tredimensionelle former udføres på bestilling.

Yderligere overvejelser

  • Gimbal - bruges oftest til at stabilisere kameraet (FPV / Luftfotografering). Som regel er det installeret under rammen i overensstemmelse med UAV's tyngdepunkt. Kan fastgøres direkte til rammen eller ved hjælp af skinner. Til billedstabilisering anbefales det at bruge to eller tre akse gimbaler. Kræver en stigning i længden af ​​landingsbenene.

  • Nyttelast (transport) - i amatørsfæren er noget af en luksus, så hvordan enhver ekstra vægt reducerer ikke kun flyvetiden, men fører også til afvisning af brugen af ​​yderligere elementer, der kan tilføje vigtige funktioner til dronen. Ved design skal det forstås, at transportkassen skal være så let som muligt og samtidig stærk, og selve lasten skal være stift fastgjort, undtagen enhver bevægelse under flyvning.

  • Landingsfødder - på trods af at nogle UAV’er lander direkte på rammen (normalt er udelukket for at reducere vægten), vil brugen af ​​landingsstøtter i designet give et mellemrum mellem den nederste del af UAV og en ujævn overflade, og også i tilfælde af en hård landing tager de et slag, hvilket øger chancerne for at spare så vigtige elementer i dronen som kamera, affjedring, batteri og ramme.

  • Installation - på trods af at design og fremstilling af en drone er meget lettere end en konventionel helikopter, bør placeringen af ​​hvert element overvejes i begyndelsen af ​​designprocessen.

Generelle installationsretningslinjer:

  1. Når du opretter en ramme fra bunden, er det vigtigt at sikre den nøjagtige placering af de fire monteringshuller, gennem hvilke motorerne er fastgjort til rammen...
  2. De fleste motorer til rammer fra 400 mm til 600 mm har samme monteringshullemønster, som gør det muligt at bruge en ramme fra en producent og motorer fra en anden.
  3. Placeringen af ​​alle yderligere komponenter skal ideelt set være symmetrisk omkring en akse, hvilket senere vil bidrage til at lette søgningen og justeringen af ​​dronens massecenter.
  4. Ideelt set skal flyvekontrolleren være placeret i midten af ​​cirklen (og som sådan i massemidtpunktet), der forbinder alle motorer.
  5. Flyvekontrollen er normalt fastgjort til rammen ved hjælp af stivere, gummidæmpere eller dobbeltsidet tape.
  6. Mange producenter bruger det samme monteringshulsmønster til flyvekontrollen (f.eks. 35 mm eller 45 mm firkant), men der er ingen aktuel "branchestandard".
  7. Batteriet er tungt nok, og hvis vægten i din enhed har bevæget sig lidt, kan du justere det ved at flytte batteriet lidt.
  8. Sørg for, at batteriholderen spiller lidt, men sikrer samtidig, at batteriet holdes sikkert på plads.
  9. Velcrobånd bruges ofte til at sikre batterier, men det er en god idé at tilføje dobbeltsidet tape mellem batteriet og rammen.

Retningslinjer

Trin 1: Se hvilke materialer og værktøjer til deres behandling, der er tilgængelige til din rådighed.

  • Hvis dit arsenal af muligheder ikke er nok til at implementere en brugerdefineret ramme, eller du bare vil have en professionel ramme, kan du overveje at købe et UAV -rammesæt.
  • Selvom rammen er lavet med de korrekte værktøjer og grundmaterialer, kan den stadig have strukturelle svagheder, der forårsager overdreven vibration eller forskydning. Fremstillingsprocessen kræver skarpt syn og erfaring.
  • Når du laver rammen selv, skal du tænke over fastgørelsen af ​​alle de nødvendige elementer i dronen; motorer, elektronik osv.

Trin 2: Angiv eventuelle ekstra (tilbehør) dele, som du planlægger at inkludere i samlingen.

​​
  • Det kan være en-, to- eller tre-akset gimbal til et kamera, en faldskærm, en indbygget minicomputer, en nyttelast, langdistanceelektronik (som regel gør det samlingen tungere og større), flydende udstyr osv.
  • Den resulterende liste over ekstra / hjælpedele vil give en idé om dronens dimensioner og beregne den samlede masse.

Trin 3: Tænk over de estimerede rammestørrelser.

  • En stor ramme er ikke nødvendigvis et stort potentiale for en drone, og en mindre ramme gør muligvis ikke samlingen billigere.
  • En drone bygget på en ramme på 400 - 600 mm anbefales til begyndere.

Trin 4: Design, bygg og test rammen.

  • Hvis du har købt UAV -rammesættet, har du intet at bekymre dig om med hensyn til styrke, stivhed og konstruktion.
  • Hvis du beslutter at designe og bygge en ramme fra bunden, er det vigtigt at kontrollere dens styrke, vægt og sikre, at strukturen kan modstå vibrationer (minimal bøjning).
  • Overvej at bruge specialiseret modelleringssoftware (mange er gratis, f.eks. Google Sketchup) til at designe rammen og sikre, at dimensionerne er korrekte.

Nu har du rammen, og du kan gå videre til den næste lektion.

.