Drone DIY: Leçon 2. Cadres..

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Introduction

Ainsi, avant de commencer à assembler votre drone, la première étape consiste à choisir un cadre. Vous pouvez l'exécuter vous-même, ou utiliser des solutions toutes faites (kit de châssis de drone). Comme vous l'avez peut-être remarqué, différents types de cadres et de configurations peuvent être utilisés pour créer des drones multi-rotors. Par conséquent, dans cette section, nous examinerons les types de cadres courants ou de base, les matériaux d'exécution, ainsi que les problèmes liés à la conception.

Types de châssis d'UAV

Tricoptère

  • Description: UAV, qui a trois faisceaux, chacun étant connecté à un moteur. La partie avant du tricoptère est considérée comme le côté de la jonction de deux faisceaux (Y3). L'angle entre les faisceaux peut varier, mais est typiquement de 120 °. Pour contrer l'effet gyroscopique du nombre impair de rotors, ainsi que pour modifier l'angle de braquage, le moteur arrière doit pouvoir tourner (obtenu en installant un servomoteur RC conventionnel). Pour exclure l'utilisation d'un servo du montage, utiliser la conception Y4
  • Avantages: Aspect inhabituel du drone. Il atteint les meilleures caractéristiques de vol lorsqu'il vole vers l'avant. Prix ​​(nécessite moins de moteurs et d'ESC à construire).
  • Inconvénients: Conception asymétrique. Nécessite l'utilisation d'un servo. Difficulté dans l'exécution de la poutre arrière (puisque le servo doit être monté le long de l'axe). Tous les contrôleurs de vol ne prennent pas en charge cette configuration.

Quadcopter

  • Description: Drone "Quadcopter" à quatre faisceaux, dont chacun est relié à un moteur. Pour " configuration Xconfiguration
  • Avantages: Conception multi-rotor la plus courante. La conception la plus simple et la plus polyvalente. Dans la configuration standard, les bras/moteurs sont symétriques autour de deux axes. Tous les contrôleurs de vol disponibles sur le marché peuvent fonctionner avec cet ensemble multi-rotor.
  • Inconvénients: Manque de redondance (si le système tombe en panne, notamment dans les éléments de la centrale, le drone tombe).

Hexacoptère

  • Description: L'Hexacoptère a six faisceaux, chacun de qui est relié au moteur. La partie avant de l'hexacoptère est considérée comme le côté de la jonction des deux poutres, mais la poutre longitudinale peut également être considérée comme la partie avant.
  • Avantages: Si nécessaire, la conception de l'hexacoptère permet l'ajout facile de deux faisceaux et moteurs supplémentaires, ce qui augmentera la poussée totale, ce qui permettra au drone de soulever plus de charge utile.. En cas de panne d'un des moteurs, il est possible que le drone puisse effectuer un atterrissage en douceur et ne pas s'écraser. Conception de cadre modulaire. Presque tous les contrôleurs de vol prennent en charge cette configuration.
  • Inconvénients: Construction encombrante et coûteuse. Des moteurs et des pièces supplémentaires augmentent le poids de l'hélicoptère. Par conséquent, afin d'obtenir la même durée de vol qu'un quadricoptère, il est nécessaire d'installer des batteries plus volumineuses.

Y6

  • Description: La construction Y6 est un type d'hexacoptère avec à la base, non pas six poutres, mais trois, dont chacune est reliée à une paire de moteurs montés coaxialement (un total de 6 moteurs). Il est à noter que les hélices inférieures projettent une poussée vers le bas.
  • Avantages: Moins de composants par rapport à l'hexacopter. Soulève plus de charge utile que le quadricoptère. Lors de l'utilisation de vis contrarotatives, l'effet gyroscopique est exclu, comme dans Y3
  • Inconvénients: Plus cher par rapport à un quadricoptère en raison de l'utilisation de pièces supplémentaires dont le coût est équivalent aux pièces hexacoptères. Des moteurs et des pièces supplémentaires augmentent le poids de l'hélicoptère, ce qui signifie que pour obtenir le même temps de vol que le quadcopter, vous devrez utiliser une batterie plus grosse. Comme le montre la pratique, la poussée obtenue sur le Y6 est légèrement inférieure à celle d'un hexacoptère classique, probablement parce que le rotor inférieur affecte la poussée du rotor supérieur. Tous les contrôleurs de vol ne prennent pas en charge cette configuration.

Octocopter

  • Description: Octocopter a huit faisceaux, dont chacun connecté au moteur. La partie avant de l'hexacoptère est considérée comme le côté de la jonction de deux faisceaux.
  • Avantages: Plus de moteurs = plus de poussée, et donc une redondance accrue, permettant au drone de naviguer en toute confiance avec des appareils photo reflex numériques lourds et coûteux.
  • Inconvénients: Plus de moteurs = prix plus élevé et batterie plus grande. En raison de son coût élevé, il ne concerne que la sphère professionnelle.

X8

  • Description: La conception du X8 est toujours un octocoptère, seulement pas avec huit, mais avec quatre faisceaux, dont chacun est connecté à une paire de moteurs montés coaxialement (un total de 8 moteurs).
  • Avantages: Plus de moteurs = plus de poussée, et donc une redondance accrue. Plus susceptible de faire atterrir doucement le drone en cas de panne de moteur.
  • Inconvénients: Plus de moteurs = prix plus élevé et batterie plus grande. En raison de son coût élevé, il n'est pertinent que pour le domaine d'activité professionnel.

Taille du drone

Les drones sont disponibles dans une variété de tailles, du Nano, qui est plus petit que la paume de votre main, au plus grand, qui ne peut être transporté qu'à l'arrière d'un camion. Pour la plupart des utilisateurs qui commencent tout juste à pratiquer le drone, la plage de tailles optimale offrant la plus grande polyvalence et valeur se situe entre 350 mm et 700 mm. La taille du cadre est le diamètre du plus grand cercle qui traverse chacun des moteurs. Les pièces pour drones de cette taille ont une large gamme de prix et la plus grande sélection de produits disponibles.

Matériaux d'UAV / Construction

Vous trouverez ci-dessous les matériaux d'exécution les plus couramment utilisés pour la fabrication de cadres pour drones multi-rotors, respectivement, la liste n'est pas complète. Idéalement, le cadre doit être rigide avec le moins de transmission possible de vibrations.

Caoutchouc mousse (Mousse) - en tant que seul matériau pour la fabrication de cadres d'UAV, il est rarement utilisé et, en règle générale, en combinaison avec un cadre rigide ou une structure renforcée. Peut également être utilisé à des fins stratégiques; comme protection pour les rotors (hélices), le châssis, agit souvent comme un amortisseur. Le caoutchouc mousse peut être de différents types, de mou à relativement dur.

Bois - si la priorité est le bon marché de la structure, alors le bois est une excellente option qui réduira considérablement le temps d'assemblage et de fabrication des pièces détachées. Le bois est assez dur et c'est un matériau qui a fait ses preuves. Il est important que du bois parfaitement droit soit utilisé dans la fabrication du cadre (sans pliage ni déformation).

Plastique - disponible pour la plupart des utilisateurs uniquement sous forme de feuilles de plastique. A tendance à se plier et n'est donc pas idéal. Idéal pour fabriquer des cages de sécurité ou des châssis. Si vous envisagez l'impression 3D, vous devez tenir compte de l'intervalle de temps de production (il peut être plus facile d'acheter un kit de cadre de drone). L'impression 3D de pièces a bien fonctionné pour les petits quadricoptères.

Aluminium - vient au consommateur sous différentes formes et tailles. Vous pouvez utiliser de la tôle d'aluminium pour le corps, ou de l'aluminium extrudé pour les poutres du drone. L'aluminium n'est pas aussi léger que la fibre de carbone ou le G10, mais le prix et la durabilité sont les principaux avantages du matériau. Au lieu de se briser ou de se fissurer, l'aluminium a tendance à se plier. Pour travailler avec le matériau, seule une scie et une perceuse sont nécessaires.

G10 (un type de fibre de verre) - malgré le fait que l'apparence et les propriétés de base soient presque identiques au carbone (fibre de carbone) est un matériau moins cher. Il est principalement disponible au format feuille et est utilisé pour réaliser les plaques du cadre supérieur et inférieur. Contrairement à la fibre de carbone, le G10 ne bloque pas les ondes RF.

PCB (Printed Circuit Board - diélectrique plaque) - en fait un analogue de la fibre de verre, mais contrairement à ce dernier, ils sont toujours plats. Parfois utilisées comme plaques de cadre supérieure et inférieure pour réduire le nombre de pièces utilisées (par exemple, un tableau de distribution électrique est souvent intégré au panneau inférieur). Les cadres nanocarte de circuit imprimé

La fibre de carbone est le matériau le plus recherché en raison de sa légèreté et de sa haute résistance. Le processus de fabrication est encore exclusivement manuel. En règle générale, les formes simples sont produites en série, telles que les tôles plates, les composants tubulaires; l'exécution de formes tridimensionnelles complexes est réalisée sur commande.

Considérations supplémentaires

  • Cardan - le plus souvent utilisé pour stabiliser la caméra (FPV / Photographie aérienne). En règle générale, il est installé sous le châssis en fonction du centre de gravité du drone. Peut être fixé directement au cadre ou au moyen de rails. Pour la stabilisation d'image, il est recommandé d'utiliser des cardans à deux ou trois axes. Nécessite une augmentation de la longueur des jambes d'atterrissage.

  • Charge utile (transport) - dans la sphère amateur, c'est un luxe, alors comment tout poids supplémentaire réduit non seulement le temps de vol, mais conduit également au rejet de l'utilisation d'éléments supplémentaires qui pourraient ajouter des fonctions clés au drone. Lors de la conception, il faut comprendre que la mallette de transport doit être aussi légère que possible et en même temps solide, et que la cargaison elle-même doit être fixée de manière rigide, excluant tout mouvement en vol.

  • Pieds d'atterrissage - malgré le fait que certains UAV atterrissent directement sur le châssis (généralement exclus pour réduire le poids), l'utilisation de supports d'atterrissage dans la conception fournira un espace entre la partie inférieure du drone et une surface inégale, et également en cas d'atterrissage dur, ils prennent un coup, augmentant les chances d'économiser des éléments aussi importants du drone que la caméra, la suspension, la batterie et le cadre.

  • Installation - malgré le fait que la conception et la fabrication d'un drone soit beaucoup plus simple que un hélicoptère conventionnel, l'emplacement de chaque élément doit être considéré dès le début du processus de conception.

Directives générales d'installation:

  1. Lors de la création d'un cadre à partir de zéro, il est important de s'assurer de la position exacte des quatre trous de montage à travers lesquels les moteurs sont fixés au châssis...
  2. La plupart des moteurs pour châssis de 400 mm à 600 mm ont le même schéma de trous de montage, ce qui permet d'utiliser un châssis d'un fabricant et des moteurs d'un autre.
  3. L'emplacement de tous les composants supplémentaires devrait idéalement être symétrique autour d'un axe, ce qui aidera plus tard à faciliter la recherche et le réglage du centre de masse du drone.
  4. Idéalement, le contrôleur de vol devrait être situé au centre du cercle (et donc au centre de masse) reliant tous les moteurs.
  5. Le contrôleur de vol est généralement fixé au châssis à l'aide d'entretoises, d'amortisseurs en caoutchouc ou de ruban adhésif double face.
  6. De nombreux fabricants utilisent le même modèle de trous de montage pour le contrôleur de vol (par exemple, 35 mm ou 45 mm carré), mais il n'y a pas de « norme industrielle » actuelle.
  7. La batterie est suffisamment lourde, et si le centre de masse de votre montage a un peu bougé, vous pouvez l'ajuster en déplaçant légèrement la batterie.
  8. Assurez-vous que le support de batterie joue un peu, mais en même temps, assurez-vous que la batterie est bien maintenue en place.
  9. Les bandes Velcro sont souvent utilisées pour fixer les batteries, mais c'est une bonne idée d'ajouter du ruban adhésif double face entre la batterie et le cadre.

Lignes directrices

Étape 1: Voir quels matériaux et outils pour leur traitement sont disponibles à votre disposition.

  • Si votre arsenal n'est pas suffisant pour mettre en œuvre un cadre personnalisé, ou si vous souhaitez simplement un cadre professionnel, envisagez d'acheter un kit de cadre de drone.
  • Même si le cadre est fabriqué à l'aide d'outils et de matériaux de base appropriés, il peut toujours présenter des faiblesses structurelles provoquant des vibrations ou des déplacements excessifs. Le processus de fabrication nécessite une vue et une expérience perçantes.
  • Lors de la fabrication du cadre vous-même, pensez à la fixation de tous les éléments nécessaires au drone; moteurs, électronique, etc.

Étape 2: Répertoriez toutes les pièces supplémentaires (accessoires) que vous prévoyez d'inclure dans l'assemblage.

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  • Il peut s'agir d'un cardan à un, deux ou trois axes pour une caméra, un parachute, un mini-ordinateur de bord, une charge utile, une électronique longue portée (en règle générale, cela rend l'ensemble plus lourd et plus grand), les équipements flottants, etc.
  • La liste résultante des pièces supplémentaires/auxiliaires donnera une idée des dimensions du drone et calculera la masse totale.

Étape 3: Pensez à la taille de trame estimée.

  • Un grand châssis n'est pas nécessairement un grand potentiel pour un drone, et un châssis plus petit peut ne pas rendre l'assemblage moins cher.
  • Un drone construit sur un châssis de 400 à 600 mm est recommandé pour les débutants.

Étape 4: Concevoir, construire et tester le cadre.

  • Si vous avez acheté le kit de cadre de drone, vous n'avez rien à craindre en termes de résistance, de rigidité et de construction.
  • Si vous décidezde concevoir et de construire un cadre à partir de zéro
  • Envisagez d'utiliser un logiciel de modélisation spécialisé (beaucoup sont gratuits, comme Google Sketchup) pour concevoir le cadre et vous assurer que les dimensions sont correctes.

Vous avez maintenant un cadre et vous pouvez passer à la leçon suivante.

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