Dronebuatansendiri

Drone DIY: Pelajaran 2. Bingkai..

Isi

Pendahuluan

Jadi, sebelum Anda mulai merakit drone, langkah pertama adalah memilih bingkai. Anda dapat menjalankannya sendiri, atau menggunakan solusi yang sudah jadi (UAV frame kit). Seperti yang mungkin telah Anda perhatikan, berbagai jenis bingkai dan konfigurasi dapat digunakan untuk membuat UAV multi-rotor. Oleh karena itu, pada bagian ini kita akan mempertimbangkan jenis umum atau dasar dari bingkai, bahan pelaksanaan, serta masalah yang berkaitan dengan desain.

Jenis Frame UAV

Tricopter

  • Keterangan: UAV, yang memiliki tiga balok, yang masing-masing terhubung ke sebuah motor. Bagian depan tricopter dianggap sebagai sisi persimpangan dua balok (Y3). Sudut antara balok dapat bervariasi, tetapi biasanya 120 °. Untuk mengatasi efek gyroscopic dari jumlah rotor yang tidak merata, serta untuk mengubah sudut kemudi, motor belakang harus dapat berputar (dicapai dengan memasang motor servo RC konvensional). Untuk mengecualikan penggunaan servo dari perakitan, gunakan desain Y4
  • Keuntungan: Penampilan drone yang tidak biasa. Ini mencapai karakteristik penerbangan terbaik saat terbang ke arah depan. Harga (membutuhkan lebih sedikit motor dan ESC untuk membangun).
  • Kekurangan: Desain asimetris. Membutuhkan penggunaan servo. Kesulitan dalam pelaksanaan balok belakang (karena servo harus dipasang di sepanjang sumbu). Tidak semua pengontrol penerbangan mendukung konfigurasi ini.

Quadcopter

  • Deskripsi:"Quadcopter" drone yang memiliki empat balok, yang masing-masing terhubung ke motor. Untuk " konfigurasi Xkonfigurasi
  • Keuntungan: Desain multi-rotor yang paling umum. Desain paling sederhana dan serbaguna. Dalam konfigurasi standar, lengan / motor simetris sekitar dua sumbu. Semua pengontrol penerbangan yang tersedia di pasaran dapat bekerja dengan rakitan multi-rotor ini.
  • Kekurangan: Kurangnya redundansi (jika sistem gagal, terutama di elemen pembangkit listrik, drone jatuh).

Hexacopter

  • Keterangan: Hexacopter memiliki enam balok, masing-masing yang terhubung ke motor. Bagian depan hexacopter dianggap sebagai sisi persimpangan dua balok, tetapi balok memanjang juga dapat dianggap sebagai bagian depan.
  • Keuntungan: Jika perlu, desain hexacopter memungkinkan penambahan dua balok dan motor tambahan dengan mudah, yang akan meningkatkan daya dorong total, sehingga drone dapat mengangkat lebih banyak muatan. Jika terjadi kerusakan pada salah satu motor, kemungkinan drone tersebut dapat melakukan soft landing dan tidak crash. Desain bingkai modular. Hampir semua pengendali penerbangan mendukung konfigurasi ini.
  • Kekurangan: Konstruksi yang besar dan mahal. Penambahan motor dan suku cadang menambah bobot copter, oleh karena itu untuk mendapatkan durasi terbang yang sama dengan quadrocopter perlu dipasang baterai yang lebih luas.

Y6

  • Keterangan: Konstruksi Y6 adalah jenis hexacopter dengan di pangkalan, bukan enam balok, tetapi tiga, yang masing-masing terhubung ke sepasang motor yang dipasang secara koaksial (total 6 motor). Perlu dicatat bahwa baling-baling bawah memproyeksikan gaya dorong ke bawah.
  • Keuntungan: Lebih sedikit komponen dibandingkan dengan hexacopter. Mengangkat lebih banyak muatan dibandingkan dengan quadcopter. Saat menggunakan sekrup putar balik, efek giroskopik dikecualikan, seperti pada Y3
  • Kekurangan: Lebih mahal dibandingkan dengan quadrocopter karena penggunaan suku cadang tambahan yang setara dengan biaya suku cadang hexacopter. Motor dan suku cadang tambahan menambah bobot helikopter, yang berarti bahwa untuk mendapatkan waktu terbang yang sama dengan quadcopter, Anda perlu menggunakan baterai yang lebih besar. Seperti yang ditunjukkan oleh latihan, gaya dorong yang diperoleh pada Y6 sedikit lebih rendah daripada heksakopter konvensional, mungkin karena rotor bawah mempengaruhi gaya dorong rotor atas. Tidak semua pengontrol penerbangan mendukung konfigurasi ini.

Octocopter

  • Deskripsi: Octocopter memiliki delapan balok, masing-masing terhubung ke motornya. Bagian depan hexacopter dianggap sebagai sisi persimpangan dua balok.
  • Keuntungan: Lebih banyak motor = lebih banyak daya dorong, dan karena itu meningkatkan redundansi, memungkinkan drone untuk bernavigasi dengan percaya diri dengan kamera DSLR yang berat dan mahal.
  • Kekurangan: Lebih banyak motor = harga lebih tinggi dan baterai lebih besar. Karena biayanya yang tinggi, ini hanya relevan untuk bidang profesional.

X8

  • Deskripsi: Desain X8 masih berupa octocopter, hanya tidak dengan delapan, tetapi dengan empat balok, yang masing-masing terhubung ke sepasang motor yang dipasang secara koaksial (total 8 motor).
  • Keuntungan: Lebih banyak mesin = lebih banyak daya dorong, dan karena itu meningkatkan redundansi. Lebih mungkin untuk mendaratkan drone dengan lembut jika terjadi kegagalan motor.
  • Kekurangan: Lebih banyak motor = harga lebih tinggi dan baterai lebih besar. Karena biayanya yang tinggi, ini hanya relevan untuk bidang kegiatan profesional.

Ukuran UAV

UAV datang dalam berbagai ukuran, dari Nano, yang lebih kecil dari telapak tangan tangan Anda, ke yang lebih besar, yang hanya dapat diangkut di bagian belakang truk. Untuk sebagian besar pengguna yang baru memulai hobi drone, kisaran ukuran optimal yang menawarkan keserbagunaan dan nilai terbesar adalah antara 350mm dan 700mm. Ukuran frame adalah diameter lingkaran terbesar yang melintasi masing-masing motor. Suku cadang untuk UAV dengan ukuran ini memiliki kisaran harga yang luas dan pilihan produk terbesar yang tersedia.

Bahan UAV / Konstruksi

Di bawah ini adalah bahan eksekusi yang paling umum digunakan untuk pembuatan frame untuk drone multi-rotor, masing-masing, daftarnya tidak lengkap. Idealnya, rangka harus kaku dengan transmisi getaran seminimal mungkin.

Karet busa (Busa) - sebagai satu-satunya bahan untuk pembuatan bingkai UAV jarang digunakan, dan, sebagai aturan, dalam kombinasi dengan bingkai kaku atau struktur bertulang. Dapat juga digunakan untuk tujuan strategis; sebagai pelindung rotor (baling-baling), sasis, sering bertindak sebagai peredam. Karet busa bisa dari jenis yang berbeda dari yang lunak hingga yang relatif keras.

Kayu - jika prioritasnya adalah murahnya struktur, maka kayu adalah pilihan yang sangat baik yang secara signifikan akan mengurangi waktu perakitan dan pembuatan suku cadang. Kayu cukup keras dan merupakan bahan yang telah teruji waktu. Adalah penting bahwa kayu lurus sempurna digunakan dalam pembuatan bingkai (tanpa tekukan dan deformasi).

Plastik - tersedia untuk sebagian besar pengguna hanya dalam bentuk lembaran plastik. Cenderung bengkok dan karena itu tidak ideal. Bagus untuk membuat gulungan kandang atau sasis. Jika Anda mempertimbangkan pencetakan 3D, Anda harus mempertimbangkan interval waktu produksi (mungkin lebih mudah untuk membeli kit bingkai UAV). Pencetakan suku cadang 3D telah bekerja dengan baik untuk quadcopters kecil.

Aluminium - datang ke konsumen dalam berbagai bentuk dan ukuran. Anda dapat menggunakan aluminium lembaran untuk bodi, atau aluminium ekstrusi untuk balok drone. Aluminium tidak seringan serat karbon atau G10, tetapi harga dan daya tahan adalah keunggulan utama bahan. Alih-alih pecah atau retak, aluminium cenderung bengkok. Untuk bekerja dengan material, hanya diperlukan gergaji dan bor.

G10 (sejenis serat kaca) - terlepas dari kenyataan bahwa penampilan dan sifat dasarnya hampir identik dengan karbon (serat karbon) adalah bahan yang lebih murah. Ini terutama tersedia dalam format lembaran dan digunakan untuk mewujudkan pelat bingkai atas dan bawah. Juga tidak seperti serat karbon, G10 tidak memblokir gelombang RF.

PCB (Papan sirkuit tercetak - pelat dielektrik) - sebenarnya analog dari fiberglass, tetapi tidak seperti yang terakhir, mereka selalu datar. Terkadang digunakan sebagai pelat rangka atas dan bawah untuk mengurangi jumlah komponen yang digunakan (misalnya, papan distribusi daya sering dipasang di panel bawah). Bingkai nanopapan sirkuit cetak

Serat karbon adalah bahan yang paling banyak dicari karena bobotnya yang ringan dan kekuatannya yang tinggi. Proses pembuatannya masih eksklusif manual. Sebagai aturan, bentuk sederhana diproduksi secara massal, seperti lembaran datar, komponen tabung; eksekusi bentuk tiga dimensi yang kompleks dilakukan sesuai pesanan.

Pertimbangan tambahan

  • Gimbal - paling sering digunakan untuk menstabilkan kamera (FPV / fotografi udara). Sebagai aturan, dipasang di bawah bingkai sesuai dengan pusat gravitasi UAV. Dapat dilampirkan langsung ke bingkai atau melalui rel. Untuk stabilisasi gambar, disarankan untuk menggunakan gimbal dua atau tiga sumbu. Membutuhkan peningkatan panjang kaki pendaratan.

  • Muatan (transportasi) - di bidang amatir adalah sesuatu yang mewah, jadi bagaimana berat tambahan apa pun tidak hanya mengurangi waktu penerbangan, tetapi juga mengarah pada penolakan penggunaan elemen tambahan yang dapat menambahkan fungsi utama pada drone. Saat mendesain, harus dipahami bahwa kotak transportasi harus seringan mungkin dan pada saat yang sama kuat, dan kargo itu sendiri harus diikat dengan kuat, tidak termasuk gerakan apa pun dalam penerbangan.

  • Kaki pendaratan - terlepas dari kenyataan bahwa beberapa UAV mendarat langsung di bingkai (biasanya dikecualikan untuk mengurangi berat), penggunaan penopang pendaratan dalam desain akan memberikan celah antara bagian bawah UAV dan permukaan yang tidak rata, dan juga jika terjadi pendaratan keras, mereka menerima pukulan, meningkatkan peluang penyelamatan elemen penting drone seperti kamera, suspensi, baterai, dan bingkai.

  • Instalasi - terlepas dari kenyataan bahwa desain dan pembuatan drone jauh lebih mudah daripada helikopter konvensional, lokasi setiap elemen harus dipertimbangkan pada awal proses desain.

Pedoman pemasangan umum:

  1. Saat membuat bingkai dari awal, penting untuk memastikan posisi yang tepat dari empat lubang pemasangan di mana motor terpasang pada rangka...
  2. Kebanyakan motor untuk rangka dari 400mm hingga 600mm memiliki pola lubang pemasangan yang sama, yang memungkinkan rangka dari satu pabrikan untuk digunakan dan motor dari pabrikan lain.
  3. Lokasi semua komponen tambahan idealnya harus simetris sekitar satu sumbu, yang nantinya akan membantu memudahkan pencarian dan penyesuaian pusat massa drone.
  4. Idealnya, pengontrol penerbangan harus ditempatkan di tengah lingkaran (dan dengan demikian di pusat massa) yang menghubungkan semua motor.
  5. Pengendali penerbangan biasanya dipasang ke rangka menggunakan penyangga, peredam karet, atau selotip dua sisi.
  6. Banyak produsen menggunakan pola lubang pemasangan yang sama untuk pengontrol penerbangan (misalnya persegi 35mm atau 45mm), tetapi tidak ada "standar industri" saat ini.
  7. Baterai cukup berat, dan jika pusat massa unit Anda bergerak sedikit, Anda dapat menyesuaikannya dengan sedikit menggerakkan baterai.
  8. Pastikan dudukan baterai sedikit berputar, tetapi pada saat yang sama pastikan baterai terpasang dengan aman di tempatnya.
  9. Tali velcro sering digunakan untuk mengamankan baterai, namun sebaiknya Anda menambahkan selotip dua sisi antara baterai dan rangka.

Pedoman

Langkah 1: Lihat bahan dan alat untuk pemrosesan apa yang tersedia untuk Anda.

  • Jika gudang senjata Anda tidak cukup untuk menerapkan bingkai khusus, atau Anda hanya menginginkan bingkai profesional, pertimbangkan untuk membeli kit bingkai UAV.
  • Bahkan jika rangka dibuat dengan menggunakan alat dan bahan dasar yang benar, masih ada kelemahan struktural yang menyebabkan getaran atau perpindahan berlebihan. Proses pembuatannya membutuhkan penglihatan dan pengalaman yang tajam.
  • Saat membuat bingkai sendiri, pikirkan pengikatan semua elemen drone yang diperlukan; motor, elektronik, dll.

Langkah 2: Buat daftar bagian (aksesori) tambahan yang Anda rencanakan untuk disertakan dalam perakitan.

​​​​
  • Ini bisa berupa gimbal satu, dua, atau tiga sumbu untuk kamera, parasut, komputer mini terpasang, muatan, elektronik jarak jauh (sebagai aturan, itu membuat perakitan lebih berat dan lebih besar), peralatan mengambang dll.
  • Daftar bagian tambahan / tambahan yang dihasilkan akan memberikan gambaran tentang dimensi drone dan menghitung massa total.

Langkah 3: Pikirkan tentang perkiraan ukuran bingkai.

  • Bingkai besar belum tentu merupakan potensi besar untuk drone, dan bingkai yang lebih kecil mungkin tidak membuat perakitan lebih murah.
  • Drone yang dibuat dengan bingkai 400 - 600mm direkomendasikan untuk pemula.

Langkah 4: Rancang, bangun, dan uji bingkai.

  • Jika Anda membeli kit bingkai UAV, maka Anda tidak perlu khawatir tentang kekuatan, kekakuan, dan bentuk.
  • Jika Anda memutuskan untuk merancang dan membangun kerangka dari awal, penting untuk memeriksa kekuatan, berat, dan memastikan struktur dapat menahan getaran (tekuk minimal).
  • Pertimbangkan untuk menggunakan perangkat lunak pemodelan khusus (banyak yang gratis, seperti Google Sketchup) untuk mendesain bingkai dan memastikan dimensinya benar.

Sekarang Anda memiliki bingkai dan Anda dapat melanjutkan ke pelajaran berikutnya.

.
Similar articles