DIY 드론: 레슨 2. 프레임..

소개

따라서 드론 조립을 시작하기 전에 먼저 프레임을 선택해야 합니다. 직접 실행하거나 기성 솔루션(UAV 프레임 키트)을 사용할 수 있습니다. 눈치채셨겠지만 다양한 유형의 프레임과 구성을 사용하여 다중 로터 UAV를 만들 수 있습니다. 따라서 이 섹션에서는 일반적인 또는 기본 유형의 프레임, 실행 재료 및 디자인과 관련된 문제를 고려할 것입니다.

UAV 프레임의 종류

Tricopter

설명: 3개의 빔이 각각 연결되어 있는 UAV 모터. 트라이콥터의 앞부분은 두 빔(Y3)의 교차점 측면으로 간주됩니다. 빔 사이의 각도는 다양할 수 있지만 일반적으로 120°입니다. 불균일한 로터의 자이로스코프 효과를 상쇄하고 조향 각도를 변경하려면 리어 모터가 회전할 수 있어야 합니다(기존 RC 서보 모터를 설치하여 달성). 어셈블리에서 서보 사용을 제외하려면 Y4 디자인
장점: 드론의 특이한 모습. 전방으로 비행할 때 최상의 비행 특성을 달성합니다. 가격(더 적은 수의 모터와 ESC를 구축해야 함).
단점: 비대칭 디자인. 서보의 사용이 필요합니다. 백빔 실행의 어려움(서보가 축을 따라 장착되어야 하기 때문에). 모든 비행 컨트롤러가 이 구성을 지원하는 것은 아닙니다.

쿼드콥터

설명: 4개의 빔이 있는 "쿼드콥터" 드론, 각각은 모터에 연결됩니다. " X 구성구성
장점: 가장 일반적인 다중 로터 설계. 가장 단순하고 다양한 디자인. 표준 구성에서 암/모터는 두 축에 대해 대칭입니다. 시중에 나와 있는 모든 비행 컨트롤러는 이 멀티 로터 어셈블리와 함께 작동할 수 있습니다.
단점: 이중화 부족(시스템이 고장난 경우, 특히 발전소의 요소에서 드론이 떨어짐).

Hexacopter

설명: Hexacopter에는 6개의 빔이 있습니다. 모터에 연결된 것입니다.헥사콥터의 앞부분은 두 보의 접합부의 측면으로 간주되지만 종방향 보도 앞부분으로 간주될 수 있습니다.
장점: 필요한 경우 헥사콥터 설계로 두 개의 추가 빔과 모터를 쉽게 추가할 수 있어 총 추력이 증가하여 드론이 더 많은 탑재량을 들어 올릴 수 있습니다.. 모터 중 하나가 고장난 경우 드론이 충돌하지 않고 연착륙할 수 있습니다. 모듈식 프레임 디자인. 거의 모든 비행 컨트롤러가 이 구성을 지원합니다.
단점: 부피가 크고 건축비가 비싸다. 추가 모터와 부품은 헬리콥터의 무게를 증가시키므로 쿼드로콥터와 동일한 비행 시간을 얻으려면 더 많은 용량의 배터리를 장착해야 합니다.

Y6

설명: 구조 Y6은 베이스에는 6개의 빔이 아니라 3개의 빔이 있으며 각 빔은 동축으로 장착된 한 쌍의 모터(총 6개의 모터)에 연결되어 있습니다. 하부 프로펠러는 하향 추력을 내뿜는다는 점에 유의해야 합니다.
장점: 헥사콥터에 비해 부품 수가 적습니다. 쿼드콥터에 비해 더 많은 탑재량을 들어 올립니다. 역회전 나사를 사용할 때 Y3
단점: 헥사콥터 부품에 상응하는 비용의 추가 부품을 사용하기 때문에 쿼드로콥터에 비해 비싸다. 추가 모터와 부품은 헬리콥터의 무게를 증가시킵니다. 즉, 쿼드콥터와 동일한 비행 시간을 얻으려면 더 큰 배터리를 사용해야 합니다. 실습에서 알 수 있듯이 Y6에서 얻은 추력은 기존 헥사콥터의 추력보다 약간 낮습니다. 아마도 하부 로터가 상부 로터의 추력에 영향을 미치기 때문일 것입니다. 모든 비행 컨트롤러가 이 구성을 지원하는 것은 아닙니다.

Octocopter

설명: Octocopter에는 각각 8개의 빔이 있습니다. 모터에 연결됩니다. 헥사콥터의 앞부분은 두 개의 빔이 만나는 부분으로 간주됩니다.
장점: 더 많은 모터 = 더 많은 추력, 따라서 중복성이 증가하여 드론이 무겁고 값비싼 DSLR 카메라로 자신 있게 탐색할 수 있습니다.
단점: 더 많은 모터 = 더 높은 가격 및 더 큰 배터리. 높은 비용으로 인해 전문 분야에만 해당됩니다.

X8

설명: X8 디자인은 여전히 옥토콥터, 8개가 아니라 4개의 빔이 있으며 각 빔은 동축으로 장착된 한 쌍의 모터(총 8개 모터)에 연결되어 있습니다.
장점: 더 많은 엔진 = 더 많은 추력, 따라서 중복성이 증가합니다. 모터 고장 시 드론을 부드럽게 착륙시킬 가능성이 더 높습니다.
단점: 더 많은 모터 = 더 높은 가격 및 더 큰 배터리. 높은 비용으로 인해 전문 활동 분야에만 관련이 있습니다.

UAV 크기

UAV는 손바닥보다 작은 나노부터 다양한 크기로 나온다. 트럭 뒤에만 실을 수 있는 더 큰 손으로. 이제 막 드론 취미를 시작하는 대부분의 사용자에게 가장 다양한 기능과 가치를 제공하는 최적의 크기 범위는 350mm에서 700mm 사이입니다. 프레임 크기는 각 모터를 가로지르는 가장 큰 원의 지름입니다. 이 크기의 UAV용 부품은 다양한 가격과 가장 다양한 제품을 제공합니다.

UAV / 건설 재료

다음은 각각 멀티 로터 드론용 프레임 제조에 사용되는 가장 일반적인 실행 재료입니다., 목록이 완전하지 않습니다. 이상적으로 프레임은 가능한 한 진동 전달이 최소화된 견고해야 합니다.

발포고무(Foam) - UAV 프레임의 제조를 위한 유일한 재료로 거의 사용되지 않으며, 원칙적으로 강체 프레임 또는 강화구조물과 결합. 전략적 목적으로도 사용할 수 있습니다. 로터(프로펠러)를 보호하기 위해 섀시는 종종 댐퍼 역할을 합니다. 발포 고무는 부드러운 것부터 비교적 단단한 것까지 다양한 유형이 있습니다.

목재 - 우선순위가 구조의 저렴함이라면 목재는 건축물의 예비 부품의 조립 및 제조 시간. 나무는 꽤 단단하고 오랜 시간 동안 사용된 재료입니다. 프레임 제조에 완전히 직선형 목재를 사용하는 것이 중요합니다(굽힘 및 변형 없이).

플라스틱 - 대부분의 사용자는 플라스틱 시트 형태로만 사용할 수 있습니다. 구부러지는 경향이 있어 이상적이지 않습니다. 롤 케이지 또는 섀시 제작에 적합합니다. 3D 프린팅을 고려하고 있다면 제작 시간 간격을 고려해야 합니다(UAV 프레임 키트를 구입하는 것이 더 쉬울 수 있음). 부품의 3D 프린팅은 소형 쿼드콥터에 적합했습니다.

알루미늄 - 다양한 모양과 크기로 소비자에게 제공됩니다. 몸체에는 판금 알루미늄을 사용하거나 드론 빔에는 압출 알루미늄을 사용할 수 있습니다. 알루미늄은 탄소 섬유나 G10만큼 가볍지는 않지만 가격과 내구성이 소재의 주요 장점입니다. 알루미늄은 깨지거나 갈라지는 대신 구부러지는 경향이 있습니다. 재료로 작업하려면 톱과 드릴만 필요합니다.

G10(유리섬유의 일종) - 외관 및 기본 물성이 탄소와 거의 동일함에도 불구하고 (탄소 섬유)는 덜 비싼 재료입니다.주로 시트 형태로 제공되며 상,하 프레임 플레이트 구현에 사용됩니다. 또한 탄소 섬유와 달리 G10은 RF파를 차단하지 않습니다.

PCB (인쇄 회로 기판 - 유전체 판) - 실제로는 유리 섬유와 유사하지만 후자와는 달리 항상 평평합니다. 사용되는 부품 수를 줄이기 위해 상단 및 하단 프레임 플레이트로 사용되기도 합니다(예: 배전반은 종종 하단 패널에 내장됨). 프레임 나노인쇄 회로 기판

탄소 섬유 는 경량과 높은 강도로 인해 가장 많이 찾는 소재입니다. 제조 과정은 여전히 완전히 수동입니다. 일반적으로 평판, 관형 부품과 같은 단순한 형태가 대량 생산됩니다. 복잡한 3차원 형상의 실행은 주문에 따라 수행됩니다.

추가 고려 사항

짐벌 - 카메라 안정화에 가장 많이 사용(FPV / 항공 사진). 원칙적으로 UAV의 무게 중심에 따라 프레임 아래에 설치됩니다. 프레임에 직접 부착하거나 레일을 사용하여 부착할 수 있습니다. 손떨림 보정을 위해 2축 또는 3축 짐벌 사용을 권장합니다. 착지 다리의 길이를 늘려야 합니다.

탑재량(수송) - 아마추어 영역에서는 사치품인데 어떻게 추가 중량은 비행 시간을 단축시킬 뿐만 아니라 드론에 핵심 기능을 추가할 수 있는 추가 요소의 사용을 거부합니다. 설계 시 운송 케이스는 가능한 한 가볍고 동시에 튼튼해야 하며, 화물 자체는 비행 중 움직임을 제외하고 단단히 고정되어야 함을 이해해야 합니다.

착륙 다리 - 일부 UAV가 프레임에 직접 착륙한다는 사실에도 불구하고(일반적으로 무게 감소를 위해 제외), 설계에 착륙 지지대를 사용하면 UAV의 하부와 고르지 않은 표면 사이에 간격이 생기고 또한 경착륙시 타격을 받아 절약 가능성이 높아집니다. 카메라, 서스펜션, 배터리 및 프레임과 같은 드론의 중요한 요소.

설치- 드론의 설계와 제조가 생각보다 훨씬 쉽다는 사실에도 불구하고 기존 헬리콥터의 경우 설계 프로세스 초기에 각 요소의 위치를 고려해야 합니다.
일반 설치 지침:
프레임을 처음부터 만들 때 4개의 장착 구멍이 통과할 수 있도록 정확하게 배치되었는지 확인하는 것이 중요합니다. 모터는 프레임에 부착되어 있습니다...
400mm에서 600mm까지의 프레임용 모터는 대부분 동일한 장착 구멍 패턴을 가지고 있어 한 제조업체의 프레임을 사용하고 다른 제조업체의 모터를 사용할 수 있습니다.
모든 추가 구성 요소의 위치는 한 축을 중심으로 이상적으로 대칭이어야 하며, 이는 나중에 무인 항공기의 질량 중심 검색 및 조정을 용이하게 하는 데 도움이 됩니다.
이상적으로 비행 컨트롤러는 모든 모터를 연결하는 원의 중심(그리고 질량 중심)에 위치해야 합니다.
비행 컨트롤러는 일반적으로 버팀대, 고무 댐퍼 또는 양면 테이프를 사용하여 프레임에 부착됩니다.
많은 제조업체가 비행 컨트롤러에 대해 동일한 장착 구멍 패턴(예: 35mm 또는 45mm 정사각형)을 사용하지만 현재 "산업 표준"은 없습니다.
배터리가 충분히 무거워서 어셈블리의 무게 중심이 조금 움직였다면 배터리를 살짝 움직여서 조절할 수 있다.
배터리 마운트가 약간 작동하는지 확인하지만 동시에 배터리가 제자리에 단단히 고정되어 있는지 확인합니다.
벨크로 스트랩은 배터리를 고정하는 데 자주 사용되지만 배터리와 프레임 사이에 양면 테이프를 추가하는 것이 좋습니다.

지침

1단계: 처리에 사용할 수 있는 재료 및 도구 확인.
자신의 능력이 커스텀 프레임을 구현하기에 충분하지 않거나 전문가용 프레임을 원한다면 UAV 프레임 키트 구매를 고려하십시오.
프레임이 올바른 도구와 기본 재료를 사용하여 만들어지더라도 여전히 과도한 진동이나 변위를 유발하는 구조적 약점이 있을 수 있습니다. 제조 공정에는 예리한 시력과 경험이 필요합니다.
프레임을 직접 만들 때는 드론에 필요한 모든 요소의 고정을 고려하십시오. 모터, 전자 제품 등

2단계: 어셈블리에 포함할 추가(액세서리) 부품을 나열합니다.

카메라, 낙하산, 온보드 미니 컴퓨터, 페이로드, 장거리 전자 장치용 1축, 2축 또는 3축 짐벌이 될 수 있습니다. 일반적으로 어셈블리를 더 무겁고 크게 만듭니다), 플로팅 장비 등
추가/보조 부품의 결과 목록은 드론의 치수에 대한 아이디어를 제공하고 총 질량을 계산합니다.

단계 3: 예상 프레임 크기를 생각합니다.
드론에게 큰 프레임이 반드시 큰 잠재력은 아니며 작은 프레임이 조립을 저렴하게 만들지 못할 수도 있습니다.
초심자에게는 400~600mm 프레임으로 제작된 드론을 추천한다.

4단계: 프레임을 설계, 제작 및 테스트합니다.
UAV 프레임 키트를 구입했다면 강도, 강성, 만듦새 면에서 걱정할 것이 없다.
프레임을 처음부터 설계하고 제작하기로 결정했다면 프레임의 강도, 무게를 확인하고 구조가 진동(최소 굽힘)을 견딜 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다.
프레임을 설계하고 치수가 올바른지 확인하기 위해 특수 모델링 소프트웨어(Google Sketchup과 같은 대부분은 무료)를 사용하는 것을 고려하십시오.
이제 프레임이 생겼고 다음 레슨으로 넘어갈 수 있습니다.