DIY drone: Μάθημα 2. Κορνίζες..

Περιεχόμενα

• DIY drone: Μάθημα 1. Ορολογία.
• Do-it-yourself drone: Μάθημα 2. Πλαίσια.
• Μη αυτόματο drone: Μάθημα 3. Μονάδα παραγωγής ενέργειας.
• Κηφήνας μόνος σου: Μάθημα 4. Ελεγκτής πτήσης.
• Drone Do-it-yourself: Μάθημα 5. Συναρμολόγηση.
• Μη αυτόματο drone: Μάθημα 6. Έλεγχος απόδοσης.
• Κηφήνας Do-it-yourself: Μάθημα 7. FPV και απόσταση.
• Κηφήνας με τα χέρια σας: Μάθημα 8. Αεροπλάνα.

Εισαγωγή

Έτσι, πριν ξεκινήσετε τη συναρμολόγηση του drone, το πρώτο βήμα είναι να επιλέξετε ένα πλαίσιο. Μπορείτε να το εκτελέσετε μόνοι σας ή να χρησιμοποιήσετε έτοιμες λύσεις (κιτ πλαισίου UAV). Όπως ίσως έχετε παρατηρήσει, διαφορετικοί τύποι πλαισίων και διαμορφώσεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία UAV πολλαπλών στροφείων. Επομένως, σε αυτήν την ενότητα θα εξετάσουμε κοινούς ή βασικούς τύπους πλαισίων, υλικά εκτέλεσης, καθώς και ζητήματα που σχετίζονται με το σχεδιασμό.

Τύποι πλαισίων UAV

Τρίκοπτερο

• Περιγραφή: UAV, το οποίο έχει τρεις δέσμες, καθένα από τα οποία συνδέεται με ένα μοτέρ Το εμπρόσθιο μέρος του τρικόπτερου θεωρείται ότι είναι η πλευρά της διασταύρωσης δύο δοκών (Υ3). Η γωνία μεταξύ των δοκών μπορεί να ποικίλει, αλλά είναι συνήθως 120 °. Για να αντισταθμίσει τη γυροσκοπική επίδραση του άνισου αριθμού στροφέων, καθώς και να αλλάξει τη γωνία διεύθυνσης, ο πίσω κινητήρας πρέπει να μπορεί να περιστρέφεται (επιτυγχάνεται με την εγκατάσταση ενός συμβατικού σερβοκινητήρα RC). Για να αποκλείσετε τη χρήση ενός σερβομηχανισμού από τη διάταξη, χρησιμοποιήστε το σχέδιο Y4
• Πλεονεκτήματα: Ασυνήθιστη εμφάνιση του drone. Επιτυγχάνει τα καλύτερα χαρακτηριστικά πτήσης όταν πετάει προς τα εμπρός. Τιμή (απαιτούνται λιγότερα μοτέρ και ESC για την κατασκευή).
• Μειονεκτήματα: Ασύμμετρο σχέδιο. Απαιτεί τη χρήση σερβο. Δυσκολία στην εκτέλεση της πίσω δοκού (αφού το σερβο πρέπει να τοποθετηθεί κατά μήκος του άξονα). Δεν υποστηρίζουν όλα τα χειριστήρια πτήσης αυτήν τη διαμόρφωση.

Quadcopter

• Περιγραφή: Drone "Quadcopter" που έχει τέσσερις δέσμες, καθένα από τα οποία είναι συνδεδεμένο με κινητήρα. Για τη διαμόρφωση " X
• Πλεονεκτήματα: Ο πιο συνηθισμένος σχεδιασμός πολλαπλών στροφέων. Ο απλούστερος και πιο ευέλικτος σχεδιασμός. Στην τυπική διαμόρφωση, οι βραχίονες / οι κινητήρες είναι συμμετρικοί για δύο άξονες. Όλοι οι ελεγκτές πτήσης που διατίθενται στην αγορά μπορούν να συνεργαστούν με αυτό το συγκρότημα πολλαπλών στροφέων.
• Μειονεκτήματα: Έλλειψη πλεονασμού (εάν το σύστημα αποτύχει, ειδικά στα στοιχεία του σταθμού παραγωγής ενέργειας, το drone πέφτει).

Εξακόπτερο

• Περιγραφή: Το Hexacopter έχει έξι δοκούς, καθένα από που συνδέεται με τον κινητήρα. Το εμπρόσθιο μέρος του εξάπτερου θεωρείται ότι είναι η πλευρά της διασταύρωσης των δύο δοκών, αλλά η διαμήκης δοκός μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως το μπροστινό μέρος.
• Πλεονεκτήματα: Εάν είναι απαραίτητο, ο σχεδιασμός του εξικοπτέρου επιτρέπει την εύκολη προσθήκη δύο επιπλέον δοκών και κινητήρων, οι οποίες θα αυξήσουν τη συνολική ώση, με αποτέλεσμα το drone να ανυψώσει περισσότερο ωφέλιμο φορτίο Ε Σε περίπτωση βλάβης ενός από τους κινητήρες, είναι πιθανό το drone να είναι σε θέση να κάνει μια μαλακή προσγείωση και να μην συντριβεί. Αρθρωτός σχεδιασμός πλαισίου. Σχεδόν όλοι οι ελεγκτές πτήσης υποστηρίζουν αυτήν τη διαμόρφωση.
• Μειονεκτήματα: Ογκώδης και ακριβή κατασκευή. Πρόσθετοι κινητήρες και ανταλλακτικά αυξάνουν το βάρος του χειριστή, επομένως, για να έχετε την ίδια διάρκεια πτήσης με ένα τετράπτερο, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε πιο χωρητικές μπαταρίες.

Y6

• Περιγραφή: Η κατασκευή Y6 είναι ένας τύπος εξικοπτέρου με στη βάση, όχι έξι δοκοί, αλλά τρεις, καθένα από τα οποία συνδέεται με ένα ζεύγος ομοαξονικά τοποθετημένων κινητήρων (συνολικά 6 κινητήρες). Πρέπει να σημειωθεί ότι οι χαμηλότερες έλικες προβάλλουν προς τα κάτω ώθηση.
• Πλεονεκτήματα: Λιγότερα εξαρτήματα σε σύγκριση με το εξακόπτερο. Ανεβάζει περισσότερο ωφέλιμο φορτίο σε σύγκριση με το τετρακόπτερο. Όταν χρησιμοποιείτε βίδες αντίθετης περιστροφής, το γυροσκοπικό φαινόμενο αποκλείεται, όπως στο Υ3
• Μειονεκτήματα: Πιο ακριβά σε σύγκριση με ένα τετράπτερο λόγω της χρήσης πρόσθετων ανταλλακτικών που ισοδυναμούν σε κόστος με τα εξαρτήματα του εξικοπτέρου. Πρόσθετοι κινητήρες και εξαρτήματα αυξάνουν το βάρος του χειριστή, πράγμα που σημαίνει ότι για να έχετε τον ίδιο χρόνο πτήσης με το τετρακόπτερο, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε μεγαλύτερη μπαταρία. Όπως δείχνει η πρακτική, η ώση που λαμβάνεται στο Y6 είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή ενός συμβατικού εξάκτωρου, πιθανώς επειδή ο κάτω ρότορας επηρεάζει την ώθηση του άνω ρότορα. Δεν υποστηρίζουν όλοι οι ελεγκτές πτήσης αυτήν τη διαμόρφωση.

Octocopter

• Περιγραφή: Το Octocopter έχει οκτώ δοκούς, καθένα από τα οποία συνδεδεμένο με τον κινητήρα. Το εμπρόσθιο τμήμα του εξάπτερου θεωρείται ότι είναι η πλευρά της διασταύρωσης δύο δοκών.
• Πλεονεκτήματα: Περισσότεροι κινητήρες = περισσότερη ώθηση και συνεπώς αυξημένος πλεονασμός, επιτρέποντας στο drone να πλοηγείται με σιγουριά με βαριές και ακριβές κάμερες DSLR.
• Μειονεκτήματα: Περισσότεροι κινητήρες = υψηλότερη τιμή και μεγαλύτερη μπαταρία. Λόγω του υψηλού κόστους, είναι σχετικό μόνο για τον επαγγελματικό τομέα.

X8

• Περιγραφή: Ο σχεδιασμός X8 εξακολουθεί να είναι ένα χταπόδι, μόνο όχι με οκτώ, αλλά με τέσσερα δοκάρια, καθένα από τα οποία συνδέεται με ένα ζεύγος ομοαξονικά τοποθετημένων κινητήρων (συνολικά 8 κινητήρες).
• Πλεονεκτήματα: Περισσότεροι κινητήρες = περισσότερη ώθηση και συνεπώς αυξημένος πλεονασμός. Πιθανότατα να προσγειωθεί απαλά το drone σε περίπτωση βλάβης του κινητήρα.
• Μειονεκτήματα: Περισσότεροι κινητήρες = υψηλότερη τιμή και μεγαλύτερη μπαταρία. Λόγω του υψηλού κόστους, είναι σχετικό μόνο για τον επαγγελματικό τομέα δραστηριότητας.

μέγεθος UAV

Τα UAV έρχονται σε διάφορα μεγέθη, από το Nano, το οποίο είναι μικρότερο από την παλάμη του χεριού σας, στο μεγαλύτερο, το οποίο μπορεί να μεταφερθεί μόνο στο πίσω μέρος ενός φορτηγού. Για τους περισσότερους χρήστες που μόλις ξεκινούν με το χόμπι του drone, το βέλτιστο εύρος μεγέθους που προσφέρει τη μεγαλύτερη ευελιξία και αξία είναι μεταξύ 350mm και 700mm. Το μέγεθος του πλαισίου είναι η διάμετρος του μεγαλύτερου κύκλου που διασχίζει κάθε έναν από τους κινητήρες. Τα ανταλλακτικά UAV αυτού του μεγέθους έχουν ένα ευρύ φάσμα τιμών και τη μεγαλύτερη ποικιλία διαθέσιμων προϊόντων.

Υλικά UAV / Κατασκευής

Παρακάτω είναι τα πιο κοινά υλικά εκτέλεσης που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πλαισίων για drones πολλαπλών στροφείων, αντίστοιχα, η λίστα δεν είναι πλήρης. Ιδανικά, το πλαίσιο θα πρέπει να είναι άκαμπτο με τη λιγότερη δυνατή μετάδοση κραδασμών.

Καουτσούκ αφρού (Αφρός) - ως μοναδικό υλικό για την κατασκευή πλαισίων UAV χρησιμοποιείται σπάνια και, κατά κανόνα, σε συνδυασμό με άκαμπτο πλαίσιο ή ενισχυμένη δομή Ε Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για στρατηγικούς σκοπούς. ως προστασία για ρότορες (έλικες), σασί, συχνά λειτουργεί ως αποσβεστήρας. Το αφρώδες ελαστικό μπορεί να είναι διαφορετικών τύπων από μαλακό έως σχετικά σκληρό.

Ξύλο - αν η προτεραιότητα είναι η φθηνότητα της κατασκευής, τότε το ξύλο είναι μια εξαιρετική επιλογή που θα μειώσει σημαντικά το χρόνος συναρμολόγησης και κατασκευής ανταλλακτικών. Το ξύλο είναι αρκετά σκληρό και είναι ένα υλικό δοκιμασμένο στο χρόνο. Είναι σημαντικό το τελείως ίσιο ξύλο να χρησιμοποιείται στην κατασκευή του πλαισίου (χωρίς κάμψη και παραμόρφωση).

Πλαστικό - διατίθεται για τους περισσότερους χρήστες μόνο με τη μορφή πλαστικών φύλλων. Τείνει να λυγίζει και ως εκ τούτου δεν είναι ιδανικό. Ιδανικό για την κατασκευή κλουβιών ή πλαισίου. Εάν σκέφτεστε την τρισδιάστατη εκτύπωση, θα πρέπει να λάβετε υπόψη το χρονικό διάστημα παραγωγής (μπορεί να είναι ευκολότερο να αγοράσετε ένα κιτ πλαισίου UAV). Η τρισδιάστατη εκτύπωση εξαρτημάτων λειτούργησε καλά για μικρά τετρακόπτερα.

Αλουμίνιο - έρχεται στον καταναλωτή σε διάφορα σχήματα και μεγέθη. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε φύλλο αλουμινίου για το σώμα ή εξωθημένο αλουμίνιο για τις ακτίνες του drone. Το αλουμίνιο δεν είναι τόσο ελαφρύ όσο οι ίνες άνθρακα ή το G10, αλλά η τιμή και η ανθεκτικότητα είναι τα κύρια πλεονεκτήματα του υλικού. Αντί να σπάσει ή να σπάσει, το αλουμίνιο τείνει να λυγίζει. Για να εργαστείτε με το υλικό, απαιτούνται μόνο ένα πριόνι και ένα τρυπάνι.

G10 (ένας τύπος ινών γυαλιού) - παρά το γεγονός ότι η εμφάνιση και οι βασικές ιδιότητες είναι σχεδόν πανομοιότυπες με τον άνθρακα (ίνες άνθρακα) είναι ένα λιγότερο ακριβό υλικό. Διατίθεται κυρίως σε μορφή φύλλου και χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση των πάνω και κάτω πλακών πλαισίου. Επίσης, σε αντίθεση με τις ίνες άνθρακα, το G10 δεν εμποδίζει τα κύματα RF.

PCB (Πίνακας τυπωμένου κυκλώματος - διηλεκτρική πλάκα) - στην πραγματικότητα ένα ανάλογο υαλοβάμβακα, αλλά σε αντίθεση με το τελευταίο, είναι πάντα επίπεδα. Μερικές φορές χρησιμοποιείται ως επάνω και κάτω πλάκες πλαισίου για τη μείωση του αριθμού των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται (για παράδειγμα, ένας πίνακας διανομής ενέργειας είναι συχνά ενσωματωμένος στον κάτω πίνακα). Τα πλαίσια νανοπλακέτα τυπωμένου κυκλώματος

Οι ίνες άνθρακα είναι το πιο περιζήτητο υλικό λόγω του μικρού βάρους και της υψηλής αντοχής του. Η διαδικασία κατασκευής εξακολουθεί να είναι αποκλειστικά χειροκίνητη. Κατά κανόνα, απλές μορφές παράγονται μαζικά, όπως επίπεδα φύλλα, σωληνοειδή εξαρτήματα. η εκτέλεση σύνθετων τρισδιάστατων σχημάτων πραγματοποιείται κατά παραγγελία.

Πρόσθετες εκτιμήσεις

• Gimbal - χρησιμοποιείται συχνότερα για τη σταθεροποίηση της κάμερας (FPV / Αεροφωτογραφία). Κατά κανόνα, εγκαθίσταται κάτω από το πλαίσιο σύμφωνα με το κέντρο βάρους του UAV. Μπορεί να στερεωθεί απευθείας στο πλαίσιο ή με ράγες. Για σταθεροποίηση εικόνας, συνιστάται η χρήση δύο ή τριών αξονικών άκρων. Απαιτεί αύξηση του μήκους των ποδιών προσγείωσης.

• Ωφέλιμο φορτίο (μεταφορά) - στην ερασιτεχνική σφαίρα είναι κάτι πολυτελές, οπότε πώς οποιοδήποτε πρόσθετο βάρος όχι μόνο μειώνει τον χρόνο πτήσης, αλλά οδηγεί επίσης στην απόρριψη της χρήσης πρόσθετων στοιχείων που θα μπορούσαν να προσθέσουν βασικές λειτουργίες στο drone. Κατά το σχεδιασμό, πρέπει να γίνει κατανοητό ότι η θήκη μεταφοράς πρέπει να είναι όσο το δυνατόν ελαφρύτερη και ταυτόχρονα ισχυρή, και το ίδιο το φορτίο πρέπει να στερεώνεται άκαμπτα, αποκλείοντας κάθε κίνηση κατά την πτήση.

• πόδια προσγείωσης - παρά το γεγονός ότι ορισμένα UAV προσγειώνονται απευθείας στο πλαίσιο (συνήθως είναι εξαιρούνται για τη μείωση του βάρους), η χρήση στηριγμάτων προσγείωσης στο σχεδιασμό θα παρέχει ένα κενό μεταξύ του κάτω μέρους του UAV και μιας ανώμαλης επιφάνειας, και επίσης σε περίπτωση σκληρής προσγείωσης, δέχονται ένα πλήγμα, αυξάνοντας τις πιθανότητες εξοικονόμησης τόσο σημαντικά στοιχεία του drone όπως η κάμερα, η ανάρτηση, η μπαταρία και το πλαίσιο.

• Εγκατάσταση - παρά το γεγονός ότι ο σχεδιασμός και η κατασκευή ενός drone είναι πολύ πιο εύκολος από ό, τι ένα συμβατικό ελικόπτερο, η θέση κάθε στοιχείου θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στην αρχή της διαδικασίας σχεδιασμού.

Γενικές οδηγίες εγκατάστασης:

1. Κατά τη δημιουργία ενός πλαισίου από την αρχή, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί η ακριβής θέση των τεσσάρων οπών στερέωσης μέσω των οποίων οι κινητήρες είναι προσαρτημένοι στο πλαίσιο...
2. Οι περισσότεροι κινητήρες για πλαίσια από 400mm έως 600mm έχουν το ίδιο μοτίβο οπών στερέωσης, το οποίο επιτρέπει τη χρήση πλαισίου από έναν κατασκευαστή και κινητήρες από άλλον.
3. Η θέση όλων των πρόσθετων εξαρτημάτων θα πρέπει ιδανικά να είναι συμμετρική για έναν άξονα, κάτι που αργότερα θα βοηθήσει στη διευκόλυνση της αναζήτησης και της ρύθμισης του κέντρου μάζας του drone.
4. Ιδανικά, ο ελεγκτής πτήσης πρέπει να βρίσκεται στο κέντρο του κύκλου (και ως εκ τούτου στο κέντρο μάζας) που συνδέει όλους τους κινητήρες.
5. Το χειριστήριο πτήσης είναι συνήθως προσαρτημένο στο πλαίσιο χρησιμοποιώντας αντηρίδες, ελαστικά αμορτισέρ ή ταινία διπλής όψης.
6. Πολλοί κατασκευαστές χρησιμοποιούν το ίδιο μοτίβο οπής στερέωσης για τον ελεγκτή πτήσης (π.χ. τετράγωνο 35mm ή 45mm), αλλά δεν υπάρχει τρέχον "βιομηχανικό πρότυπο".
7. Η μπαταρία είναι αρκετά βαριά και αν το κέντρο μάζας του συγκροτήματός σας έχει μετακινηθεί λίγο, μπορείτε να τη ρυθμίσετε μετακινώντας ελαφρώς την μπαταρία.
8. Βεβαιωθείτε ότι η βάση της μπαταρίας παίζει λίγο, αλλά ταυτόχρονα διασφαλίζει ότι η μπαταρία συγκρατείται με ασφάλεια στη θέση της.
9. Οι ιμάντες Velcro χρησιμοποιούνται συχνά για τη στερέωση των μπαταριών, ωστόσο είναι καλή ιδέα να προσθέσετε ταινία διπλής όψης μεταξύ της μπαταρίας και του πλαισίου.

Οδηγίες

Βήμα 1: Δείτε ποια υλικά και εργαλεία για την επεξεργασία τους είναι διαθέσιμα στη διάθεσή σας Ε

• Εάν το οπλοστάσιο των δυνατοτήτων σας δεν είναι αρκετό για να εφαρμόσετε ένα προσαρμοσμένο πλαίσιο ή θέλετε απλώς ένα επαγγελματικό πλαίσιο, σκεφτείτε την αγορά ενός κιτ πλαισίου UAV.
• Ακόμα κι αν το πλαίσιο είναι κατασκευασμένο με τα σωστά εργαλεία και βασικά υλικά, μπορεί να έχει δομικές αδυναμίες που προκαλούν υπερβολική δόνηση ή μετατόπιση. Η διαδικασία παραγωγής απαιτεί έντονη όραση και εμπειρία.
• Όταν φτιάχνετε μόνοι σας το πλαίσιο, σκεφτείτε το κλείσιμο όλων των απαραίτητων στοιχείων του drone. κινητήρες, ηλεκτρονικά κλπ.

Βήμα 2: Καταχωρίστε τυχόν πρόσθετα (βοηθητικά) μέρη που σκοπεύετε να συμπεριλάβετε στη διάταξη.

​​

• Μπορεί να είναι gimbal ενός, δύο ή τριών αξόνων για κάμερα, αλεξίπτωτο, μίνι υπολογιστή επί του σκάφους, ωφέλιμο φορτίο, ηλεκτρονικά μεγάλης εμβέλειας (κατά κανόνα, καθιστά το συγκρότημα βαρύτερο και μεγαλύτερο), πλωτό εξοπλισμό κ.λπ.
• Η προκύπτουσα λίστα πρόσθετων / βοηθητικών εξαρτημάτων θα δώσει μια ιδέα για τις διαστάσεις του drone και θα υπολογίσει τη συνολική μάζα.

Βήμα 3: Σκεφτείτε το εκτιμώμενο μέγεθος πλαισίου.

• Ένα μεγάλο πλαίσιο δεν είναι απαραίτητα μια μεγάλη δυνατότητα για ένα drone και ένα μικρότερο πλαίσιο μπορεί να μην κάνει τη συναρμολόγηση φθηνότερη.
• Συνιστάται για αρχάριους ένα drone χτισμένο σε πλαίσιο 400 - 600mm.

Βήμα 4: Σχεδιάστε, κατασκευάστε και δοκιμάστε το πλαίσιο.

• Εάν αγοράσατε το κιτ πλαισίου UAV, τότε δεν έχετε τίποτα να ανησυχείτε όσον αφορά τη δύναμη, την ακαμψία και την κατασκευή.
• Εάν αποφασίσετενα σχεδιάσετε και να φτιάξετε ένα πλαίσιο από την αρχή
• Εξετάστε το ενδεχόμενο χρήσης εξειδικευμένου λογισμικού μοντελοποίησης (πολλά είναι δωρεάν, όπως το Google Sketchup) για να σχεδιάσετε το πλαίσιο και να βεβαιωθείτε ότι οι διαστάσεις είναι σωστές.

Τώρα έχετε το πλαίσιο και μπορείτε να προχωρήσετε στο επόμενο μάθημα.