Dronurobsisám

DIY dron: Lekcia 2. Rámy..

Obsah

Úvod

Pred začatím montáže drona je teda prvým krokom výber rámu. Môžete to vykonať sami, alebo môžete použiť hotové riešenia (rámová súprava UAV). Ako ste si mohli všimnúť, na vytváranie viacrotorových UAV je možné použiť rôzne typy rámcov a konfigurácií. Preto v tejto časti zvážime bežné alebo základné typy rámov, materiály prevedenia a problémy súvisiace s dizajnom.

Druhy rámcov UAV

Tricopter

  • Popis: UAV, ktorý má tri lúče, z ktorých každý je spojený s motor. Predná časť trikoptéry je považovaná za stranu spojenia dvoch lúčov (Y3). Uhol medzi lúčmi sa môže líšiť, ale zvyčajne je 120 °. Na zamedzenie gyroskopického účinku nerovnomerného počtu rotorov a na zmenu uhla riadenia musí byť zadný motor schopný otáčania (dosiahnuté inštaláciou konvenčného servomotora RC). Aby ste zo zostavy vylúčili použitie serva, použite konštrukciu Y4
  • Výhody: Neobvyklý vzhľad dronu. Najlepšie letové vlastnosti dosahuje pri lete vpred. Cena (na stavbu je potrebných menej motorov a ESC).
  • Nevýhody: Asymetrický dizajn. Vyžaduje použitie serva. Obtiažnosť pri vykonávaní zadného lúča (pretože servo musí byť namontované pozdĺž osi). Túto konfiguráciu nepodporujú všetky letové ovládače.

Quadcopter

  • Popis: Dron „Quadcopter“, ktorý má štyri lúče, z ktorých každý je pripojený k motoru. V prípade konfigurácie „ X
  • Výhody: Najbežnejšia konštrukcia s viacerými rotormi. Najjednoduchší a najuniverzálnejší dizajn. V štandardnej konfigurácii sú ramená / motory symetrické okolo dvoch osí. S touto viacrotorovou zostavou môžu pracovať všetky letové ovládače dostupné na trhu.
  • Nevýhody: Nedostatok nadbytočnosti (ak systém zlyhá, najmä v prvkoch elektrárne, dron padá).

Hexacopter

  • Popis: Hexacopter má šesť lúčov, z ktorých každý ktorý je spojený s motorom. Predná časť hexakoptéry je považovaná za stranu spojenia dvoch lúčov, ale pozdĺžny lúč možno považovať aj za predný.
  • Výhody: V prípade potreby umožňuje konštrukcia hexacopteru ľahké pridanie dvoch ďalších lúčov a motorov, čo zvýši celkový ťah, v dôsledku čoho dron dokáže zdvihnúť väčšie užitočné zaťaženie. V prípade poruchy jedného z motorov je možné, že dron bude schopný mäkkého pristátia a nehavarovať. Modulárna konštrukcia rámu. Túto konfiguráciu podporujú takmer všetky letové ovládače.
  • Nevýhody: Objemná a drahá konštrukcia. Dodatočné motory a súčiastky zvyšujú hmotnosť helikoptéry, preto aby bola dĺžka letu rovnaká ako u kvadrokoptéry, je potrebné nainštalovať kapacitnejšie batérie.

Y6

  • Popis: Konštrukcia Y6 je typ hexacopteru s na základni nie šesť lúčov, ale tri, z ktorých každý je spojený s dvojicou koaxiálne uložených motorov (celkom 6 motorov). Je potrebné poznamenať, že nižšie vrtule vyčnievajú smerom nadol.
  • Výhody: Menej komponentov v porovnaní s hexacopterom. Zdvihne vyššie užitočné zaťaženie v porovnaní s kvadrokoptérou. Pri použití skrutiek s opačným otáčaním je gyroskopický efekt vylúčený, ako v Y3
  • Nevýhody: Drahšie v porovnaní s kvadrokoptérou kvôli použitiu ďalších dielov, ktoré sú nákladmi ekvivalentné častiam hexacopteru. Prídavné motory a diely zvyšujú hmotnosť dronu, čo znamená, že na to, aby ste získali rovnaký čas letu ako dron, budete potrebovať väčšiu batériu. Ako ukazuje prax, ťah získaný na Y6 je o niečo nižší ako ťah konvenčnej hexakoptéry, pravdepodobne preto, že dolný rotor ovplyvňuje ťah horného rotora. Túto konfiguráciu nepodporujú všetky letové ovládače.

Octocopter

  • Popis: Octocopter má osem lúčov, z ktorých každý pripojený k motoru. Predná časť hexakoptéry je považovaná za stranu spojenia dvoch lúčov.
  • Výhody: Viac motorov = väčší ťah, a preto zvýšená redundancia, čo dronu umožňuje sebavedomú navigáciu s ťažkými a drahými kamerami DSLR.
  • Nevýhody: Viac motorov = vyššia cena a väčšia batéria. Vzhľadom na svoje vysoké náklady je relevantný iba pre profesionálnu sféru.

X8

  • Popis: Konštrukcia X8 je stále oktokoptéra, nielen nie s ôsmimi, ale so štyrmi lúčmi, z ktorých každý je spojený s dvojicou koaxiálne uložených motorov (spolu 8 motorov).
  • Výhody: Viac motorov = väčší ťah, a preto sa zvýšila redundancia. V prípade poruchy motora je väčšia pravdepodobnosť, že s dronom jemne pristane.
  • Nevýhody: Viac motorov = vyššia cena a väčšia batéria. Vzhľadom na svoje vysoké náklady je relevantný iba pre profesionálnu oblasť činnosti.

Veľkosť UAV

UAV sa dodávajú v rôznych veľkostiach, od Nano, ktorá je menšia ako dlaň. vašej ruky, na ten väčší, ktorý je možné prepravovať iba v zadnej časti nákladného auta. Pre väčšinu používateľov, ktorí s hobby dronov len začínajú, sa optimálny rozsah veľkostí ponúkajúci najväčšiu univerzálnosť a hodnotu pohybuje medzi 350 mm a 700 mm. Veľkosť rámu je priemer najväčšieho kruhu, ktorý pretína každý z motorov. Diely pre UAV tejto veľkosti majú široký sortiment cien a najväčší výber dostupných produktov.

Materiály UAV / Stavebníctvo

Nasledujú najbežnejšie vykonávacie materiály používané na výrobu rámov pre viacrotorové drony, resp., zoznam nie je úplný. V ideálnom prípade by mal byť rám tuhý s čo najmenším prenosom vibrácií.

Penová guma (pena) - ako jediný materiál na výrobu rámov UAV sa používa zriedka a spravidla v kombinácii s pevným rámom alebo vystuženou konštrukciou. Môže byť použitý aj na strategické účely; ako ochrana pre rotory (vrtule), podvozok, často funguje ako tlmič. Penová guma môže byť rôzneho druhu od mäkkej po relatívne tvrdú.

Wood - ak je prioritou lacnosť konštrukcie, potom je drevo vynikajúcou možnosťou, ktorá výrazne zníži čas montáže a výroby náhradných dielov.diel. Drevo je dosť tvrdé a je to osvedčený materiál. Je dôležité, aby sa pri výrobe rámu použilo dokonale rovné drevo (bez ohýbania a deformácie).

Plast - pre väčšinu používateľov je k dispozícii iba vo forme plastových fólií. Má tendenciu sa ohýbať a ako taký nie je ideálny. Skvelé na výrobu klietok alebo podvozkov. Ak uvažujete o 3D tlači, mali by ste zvážiť časový interval výroby (možno bude jednoduchšie kúpiť si súpravu rámov UAV). 3D tlač dielov sa osvedčila pri malých kvadrokoptérach.

Hliník - prichádza k spotrebiteľovi v rôznych tvaroch a veľkostiach. Na telo môžete použiť hliníkový plech alebo na nosníky dronov extrudovaný hliník. Hliník nie je taký ľahký ako uhlíkové vlákno alebo G10, ale cena a trvanlivosť sú hlavnými výhodami materiálu. Namiesto lámania alebo praskania má hliník tendenciu sa ohýbať. Na prácu s materiálom je potrebná iba píla a vŕtačka.

G10 (typ sklených vlákien) - napriek tomu, že vzhľad a základné vlastnosti sú takmer totožné s uhlíkom (uhlíkové vlákno) je lacnejší materiál. Je k dispozícii hlavne v listovom formáte a používa sa na realizáciu horných a dolných rámových dosiek. Tiež na rozdiel od uhlíkových vlákien, G10 neblokuje RF vlny.

PCB (doska s plošnými spojmi - dielektrická doska) - v skutočnosti analóg laminátu, ale na rozdiel od neho sú vždy ploché. Niekedy sa používa ako horná a dolná doska rámu na zníženie počtu použitých dielov (napríklad do spodného panelu je často zabudovaná doska na distribúciu energie). Rámy nanodosky plošných spojov

Uhlíkové vlákno je vďaka svojej nízkej hmotnosti a vysokej pevnosti najvyhľadávanejším materiálom. Výrobný proces je stále výlučne manuálny. Spravidla sa hromadne vyrábajú jednoduché formy, ako sú ploché listy, rúrkové súčiastky; vykonávanie zložitých trojrozmerných tvarov sa vykonáva na zákazku.

Ďalšie úvahy

  • Gimbal - najčastejšie sa používa na stabilizáciu kamery (FPV / Letecké snímkovanie). Obvykle je inštalovaný pod rám v súlade s ťažiskom UAV. Možno pripevniť priamo na rám alebo pomocou koľajníc. Na stabilizáciu obrazu sa odporúča použiť dvoj- alebo trojosové kardanové závesy. Vyžaduje predĺženie pristávacích nôh.

  • Payload (transport) - v amatérskej sfére je to niečo luxusné, tak ako akákoľvek dodatočná hmotnosť nielenže skracuje čas letu, ale tiež vedie k odmietnutiu používania ďalších prvkov, ktoré by mohli dronu dodať kľúčové funkcie. Pri navrhovaní by malo byť zrejmé, že prepravný kufrík by mal byť čo najľahší a zároveň pevný a samotný náklad by mal byť pevne pripevnený, pričom by sa nemal vylúčiť žiadny pohyb počas letu.

  • Landing feet - napriek tomu, že niektoré UAV pristávajú priamo na ráme (zvyčajne sú vylúčené kvôli zníženiu hmotnosti), použitie pristávacích podpier v konštrukcii poskytne medzeru medzi spodnou časťou UAV a nerovným povrchom, a tiež v prípade tvrdého pristátia dostanú úder, čím sa zvýši šanca na záchranu také dôležité prvky dronu, ako je kamera, zavesenie, batéria a rám.

  • Inštalácia - napriek tomu, že konštrukcia a výroba dronu je oveľa jednoduchšia ako konvenčná helikoptéra, umiestnenie každého prvku by malo byť premyslené na úplnom začiatku procesu návrhu.

Všeobecné pokyny pre inštaláciu:

  1. Pri vytváraní rámu od začiatku je dôležité zaistiť presnú polohu štyroch montážnych otvorov, cez ktoré motory sú pripevnené k rámu...
  2. Väčšina motorov pre rámy od 400 mm do 600 mm má rovnaký vzor montážnych otvorov, ktorý umožňuje použitie rámu od jedného výrobcu a motorov od iného.
  3. Umiestnenie všetkých ďalších komponentov by v ideálnom prípade malo byť symetrické okolo jednej osi, čo neskôr pomôže uľahčiť vyhľadávanie a úpravu ťažiska dronu.
  4. V ideálnom prípade by mal byť letový ovládač umiestnený v strede kruhu (a ako takom v ťažisku) spájajúceho všetky motory.
  5. Ovládač letu je zvyčajne pripevnený k rámu pomocou vzper, gumových tlmičov alebo obojstrannej pásky.
  6. Mnoho výrobcov používa rovnaký vzor montážneho otvoru pre regulátor letu (napr. 35 mm alebo 45 mm štvorec), ale neexistuje žiadny súčasný „priemyselný štandard“.
  7. Batéria je dostatočne ťažká a ak sa ťažisko vašej zostavy trochu posunulo, môžete ju upraviť miernym pohybom batérie.
  8. Uistite sa, že držiak batérie trochu hrá, ale zároveň zaisťuje, aby bola batéria bezpečne zaistená na svojom mieste.
  9. Na zaistenie batérií sa často používajú popruhy na suchý zips, medzi batériu a rám je však dobré pridať obojstrannú pásku.

Guidelines

Krok 1: Pozrite sa, aké materiály a nástroje na ich spracovanie máte k dispozícii.

  • Ak váš arzenál nestačí na implementáciu vlastného rámu alebo chcete iba profesionálny rám, zvážte kúpu sady rámov UAV.
  • Aj keď je rám vyrobený so správnymi nástrojmi a základnými materiálmi, stále môže mať štrukturálne nedostatky spôsobujúce nadmerné vibrácie alebo posunutie. Výrobný proces vyžaduje bystrý zrak a skúsenosti.
  • Pri vytváraní rámu sami premýšľajte nad upevnením všetkých potrebných prvkov dronu; motory, elektronika a pod.

Krok 2: Vytvorte zoznam všetkých ďalších (doplnkových) dielov, ktoré plánujete zahrnúť do zostavy.

​​
  • Môže to byť jedno-, dvoj- alebo trojosový kardan pre kameru, padák, palubný mini počítač, užitočné zaťaženie, elektroniku s veľkým dosahom (spravidla robí zostavu ťažšou a väčšou), plávajúcim zariadením atď.
  • Výsledný zoznam ďalších / pomocných dielov poskytne predstavu o rozmeroch dronu a vypočíta celkovú hmotnosť.

Krok 3: Zamyslite sa nad odhadovanou veľkosťou snímky.

  • Veľký rám nemusí byť pre dron nevyhnutne veľkým potenciálom a menší rám nemusí montáž zlacniť.
  • Dron postavený na ráme 400 - 600 mm sa odporúča pre začiatočníkov.

Krok 4: Navrhnite, zostrojte a vyskúšajte rám.

  • Ak ste si kúpili rámovú súpravu UAV, nemáte sa čoho obávať, čo sa týka pevnosti, tuhosti a stavby.
  • Ak sa rozhodnete navrhnúť a postaviť rám od nuly, bude dôležité skontrolovať jeho pevnosť, hmotnosť a uistiť sa, že konštrukcia odolá vibráciám (minimálne ohýbanie).
  • Zvážte použitie špecializovaného modelovacieho softvéru (mnohé z nich sú zadarmo, napríklad Google Sketchup) na návrh rámu a uistenie sa, že sú rozmery správne.

Teraz máte rámec a môžete prejsť na ďalšiu lekciu.

.
Podobné články