Dronnaredisam

Dron DIY: Lekcija 2. Okviri..

Vsebina

Uvod

Torej, preden začnete sestavljati svojega drona, je prvi korak izbira okvirja. Lahko izvedete sami ali uporabite že pripravljene rešitve (komplet okvirjev UAV). Kot ste morda opazili, je za ustvarjanje večrotornih UAV-jev mogoče uporabiti različne vrste okvirjev in konfiguracij. Zato bomo v tem razdelku obravnavali običajne ali osnovne vrste okvirjev, materiale izvedbe ter vprašanja, povezana z oblikovanjem.

Vrste okvirjev UAV

Tricopter

  • Opis: UAV, ki ima tri žarke, od katerih je vsak povezan z motor. Sprednji del trikopterja se šteje za stran stika dveh nosilcev (Y3). Kot med nosilci se lahko razlikuje, vendar je običajno 120 °. Za preprečevanje žiroskopskega učinka neenakomernega števila rotorjev in za spreminjanje kota krmiljenja se mora zadnji motor vrteti (to je mogoče z vgradnjo običajnega servo motorja RC). Za izključitev uporabe servomotorja iz sklopa uporabite konstrukcijo Y4
  • Prednosti: Nenavaden videz brezpilotnega letala. Pri letenju v smeri naprej doseže najboljše lastnosti letenja. Cena (za izdelavo potrebuje manj motorjev in ESC).
  • Slabosti: Asimetrična zasnova. Zahteva uporabo servo. Težave pri izvedbi zadnjega nosilca (ker mora biti servo nameščen vzdolž osi). Te kontrole ne podpirajo vsi kontrolorji letenja.

Quadcopter

  • Opis: Dron "Quadcopter" s štirimi žarki, od katerih je vsak priključen na motor. Pri konfiguraciji " X
  • Prednosti: Najpogostejša zasnova z več rotorji. Najpreprostejša in najbolj vsestranska oblika. V standardni konfiguraciji so roke / motorji simetrični okoli dveh osi. Vsi krmilniki letenja, ki so na voljo na trgu, lahko delujejo s tem sklopom z več rotorji.
  • Slabosti: Pomanjkanje odvečnosti (če sistem odpove, zlasti pri elementih elektrarne, pade dron).

Heksakopter

  • Opis: Heksakopter ima šest žarkov, vsak od ki je priključen na motor. Sprednji del šesterokotnika velja za stran stika obeh nosilcev, vzdolžni žarek pa lahko štejemo tudi za sprednji del.
  • Prednosti: Po potrebi zasnova heksakopterja omogoča enostavno dodajanje dveh dodatnih nosilcev in motorjev, kar bo povečalo skupni potisk, zaradi česar lahko dron dvigne več tovora. V primeru okvare enega od motorjev je možno, da bo dron lahko mehko pristal in se ne bo zrušil. Modularna zasnova okvirja. Skoraj vsi kontrolorji letenja podpirajo to konfiguracijo.
  • Slabosti: Zajetna in draga gradnja. Dodatni motorji in deli povečujejo težo helikopterja, zato je za enako trajanje leta kot pri štirikopterju potrebno vstaviti zmogljivejše baterije.

Y6

  • Opis: Konstrukcija Y6 je vrsta heksakopterja z na dnu ne šest nosilcev, ampak trije, od katerih je vsak povezan s parom koaksialno nameščenih motorjev (skupaj 6 motorjev). Treba je opozoriti, da spodnji propelerji projicirajo potisk navzdol.
  • Prednosti: Manj komponent v primerjavi s heksakopterjem. Dvigne več tovora v primerjavi s kvadrokopterjem. Pri uporabi vrtljivih vijakov je žiroskopski učinek izključen, kot v Y3
  • Slabosti: Dražje v primerjavi s kvadrokopterjem zaradi uporabe dodatnih delov, ki so po stroških enakovredni deli šesterokopterja. Dodatni motorji in deli povečajo težo helikopterja, kar pomeni, da boste morali za enak čas letenja kot četverica uporabiti večjo baterijo. Kot kaže praksa, je potisk na Y6 nekoliko nižji kot pri običajnem heksakopterju, verjetno zato, ker spodnji rotor vpliva na potisk zgornjega rotorja. Te kontrole ne podpirajo vsi kontrolorji letenja.

Octocopter

  • Opis: Octocopter ima osem žarkov, od katerih ima vsak priključen na motor. Sprednji del šesterokotnika se šteje za stran stika dveh žarkov.
  • Prednosti: Več motorjev = več potiska in s tem povečana redundanca, kar omogoča brezpilotnemu letalu zaupno krmarjenje s težkimi in dragimi kamerami DSLR.
  • Slabosti: Več motorjev = višja cena in večja baterija. Zaradi visokih stroškov je pomemben le za poklicno področje.

X8

  • Opis: Zasnova X8 je še vedno osmokopter, samo ne z osmimi, ampak s štirimi nosilci, od katerih je vsak povezan s parom koaksialno nameščenih motorjev (skupaj 8 motorjev).
  • Prednosti: Več motorjev = večji potisk in s tem povečana redundanca. Bolj verjetno je, da bo v primeru okvare motorja neprimerno pristal.
  • Slabosti: Več motorjev = višja cena in večja baterija. Zaradi visokih stroškov je pomemben le za poklicno področje dejavnosti.

Velikost UAV

UAV so na voljo v različnih velikostih, od Nano, ki je manjša od dlani roke, na večjo, ki jo lahko prevažate le v zadnjem delu tovornjaka. Za večino uporabnikov, ki šele začenjajo s hobijem z droni, je optimalno območje velikosti, ki ponuja največjo vsestranskost in vrednost, med 350 mm in 700 mm. Velikost okvirja je premer največjega kroga, ki prečka vsak motor. Deli za te brezpilotne letalnike te velikosti imajo širok razpon cen in največjo izbiro izdelkov.

Materiali UAV / Konstrukcija

Spodaj so najpogostejši izvedbeni materiali, ki se uporabljajo za izdelavo okvirjev za večrotorne brezpilotne letalnike, seznam ni popoln. V idealnem primeru bi moral biti okvir tog s čim manjšim prenosom vibracij.

Penasta guma (Pena) - kot edini material za izdelavo okvirjev UAV se uporablja le redko in praviloma v kombinaciji s trdim okvirjem ali ojačano konstrukcijo. Lahko se uporablja tudi za strateške namene; kot zaščita rotorjev (propelerjev), šasije, pogosto deluje kot blažilnik. Penasta guma je lahko različnih vrst od mehke do relativno trde.

Les - če je prednost poceni konstrukcija, potem je les odlična možnost, ki bo znatno zmanjšala čas montaže in izdelave rezervnih delov. Les je dovolj trden in je časovno preizkušen material. Pomembno je, da se pri izdelavi okvirja uporablja popolnoma raven les (brez upogibanja in deformacije).

Plastika - za večino uporabnikov na voljo le v obliki plastičnih listov. Teži k upogibanju in kot tak ni idealen. Odlično za izdelavo kletk ali podvozja. Če razmišljate o 3D tiskanju, razmislite o časovnem intervalu proizvodnje (morda bo lažje kupiti komplet okvirjev za UAV). 3D tiskanje delov je dobro delovalo pri majhnih štirikopterjih.

Aluminij - prihaja do potrošnika v različnih oblikah in velikostih. Za ohišje lahko uporabite pločevinasti aluminij ali za dronove nosilce ekstrudiran aluminij. Aluminij ni tako lahek kot ogljikova vlakna ali G10, vendar sta cena in vzdržljivost glavne prednosti materiala. Namesto da bi se zlomil ali razpokal, se aluminij upogiba. Za delo z materialom sta potrebna le žaga in vrtalnik.

G10 (vrsta steklenih vlaken) - kljub temu, da sta videz in osnovne lastnosti skoraj enaki ogljiku (ogljikova vlakna) so cenejši material. Na voljo je predvsem v obliki listov in se uporablja za realizacijo zgornjih in spodnjih okvirnih plošč. Tudi G10 za razliko od ogljikovih vlaken ne blokira RF valov.

PCB (tiskano vezje - dielektrična plošča) - v resnici analog steklenih vlaken, vendar za razliko od slednjega so vedno ploske. Včasih se uporabljajo kot zgornje in spodnje plošče okvirja za zmanjšanje števila uporabljenih delov (na primer v spodnjo ploščo je pogosto vgrajena razdelilna plošča). Okvirje nanotiskanega vezja

Ogljikova vlakna so zaradi svoje majhne teže in visoke trdnosti najbolj iskan material. Postopek izdelave je še vedno v celoti ročen. Praviloma se preproste oblike množično proizvajajo, na primer ploske plošče, cevaste komponente; izvedba kompleksnih tridimenzionalnih oblik se izvaja po naročilu.

Dodatni premisleki

  • Gimbal - najpogosteje se uporablja za stabilizacijo kamere (FPV / Fotografiranje iz zraka). Praviloma je nameščen pod okvirjem v skladu s težiščem UAV. Lahko se pritrdi neposredno na okvir ali s pomočjo tirnic. Za stabilizacijo slike je priporočljivo uporabiti dvo- ali triosne gimbale. Zahteva povečanje dolžine pristajalnih nog.

  • Tovor (prevoz) - v amaterski sferi je nekaj razkošja, zato kako kakršna koli dodatna teža ne le skrajša čas letenja, ampak tudi zavrne uporabo dodatnih elementov, ki bi dronu lahko dodali ključne funkcije. Pri načrtovanju je treba razumeti, da mora biti transportni kovček čim lažji in hkrati močan, sam tovor pa mora biti trdno pritrjen, pri čemer je izključeno vsako gibanje med letom.

  • Pristajalne noge - kljub dejstvu, da nekateri brezpilotni letali pristanejo neposredno na okvirju (običajno izključeno za zmanjšanje teže), bo uporaba pristajalnih nosilcev v zasnovi zagotovila vrzel med spodnjim delom UAV in neravno površino, v primeru trdega pristanka pa naredijo udarec in povečajo možnosti za prihranek tako pomembni elementi drona, kot so kamera, vzmetenje, baterija in okvir.

  • Namestitev - kljub dejstvu, da je oblikovanje in izdelava brezpilotnega letala veliko lažja kot pri običajnem helikopterju je treba lokacijo vsakega elementa upoštevati na samem začetku procesa oblikovanja.

Splošne smernice za namestitev:

  1. Pri ustvarjanju okvirja iz nič je pomembno zagotoviti, da so štiri montažne luknje natančno nameščene, skozi katere motorji so pritrjeni na okvir...
  2. Večina motorjev za okvirje od 400 do 600 mm ima enak vzorec montažnih lukenj, kar omogoča uporabo okvirja enega proizvajalca in motorjev drugega.
  3. Lokacija vseh dodatnih komponent bi morala biti idealno simetrična glede na eno os, kar bo kasneje olajšalo iskanje in prilagajanje središča mase drona.
  4. V idealnem primeru bi moral biti krmilnik leta nameščen v središču kroga (in kot tak v središču mase), ki povezuje vse motorje.
  5. Krmilnik leta je običajno pritrjen na okvir z oporniki, gumijastimi blažilniki ali dvostranskim trakom.
  6. Mnogi proizvajalci uporabljajo isti vzorec montažne luknje za krmilnik leta (npr. 35 mm ali 45 mm kvadrat), vendar trenutno ni "industrijskega standarda".
  7. Baterija je dovolj težka in če se je središče mase vašega sklopa nekoliko premaknilo, ga lahko prilagodite tako, da baterijo rahlo premaknete.
  8. Prepričajte se, da se nosilec baterije malo igra, hkrati pa zagotovite, da je baterija varno pritrjena.
  9. Velcro trakovi se pogosto uporabljajo za pritrditev baterij, vendar je dobro dodati dvostranski trak med baterijo in okvirjem.

Smernice

1. korak: Poglejte, kateri materiali in orodja za njihovo obdelavo so vam na voljo.

  • Če vaš arzenal zmogljivosti ne zadostuje za izvedbo okvirja po meri ali pa želite samo profesionalni okvir, razmislite o nakupu kompleta okvirjev UAV.
  • Tudi če je okvir izdelan z uporabo ustreznih orodij in osnovnih materialov, ima lahko še vedno strukturne pomanjkljivosti, ki povzročajo prekomerne vibracije ali premike. Proizvodni proces zahteva oster vid in izkušnje.
  • Ko sami izdelate okvir, razmislite o pritrditvi vseh potrebnih elementov drona; motorji, elektronika itd.

2. korak: Navedite vse dodatne (dodatne) dele, ki jih nameravate vključiti v sklop.

​​
  • Lahko je eno-, dvo- ali tri-osni gimbal za kamero, padalo, mini računalnik na vozilu, koristno obremenitev, elektroniko na dolge razdalje (praviloma otežuje in povečuje montažo), plavajočo opremo itd.
  • Dobljeni seznam dodatnih / pomožnih delov bo predstavil dimenzije drona in izračunal skupno maso.

Korak 3: Pomislite na ocenjeno velikost okvirja.

  • Velik okvir ni nujno velik potencial za brezpilotnega letala, manjši okvir pa morda ne bo pocenil montaže.
  • Za začetnike je priporočljiv dron, zgrajen na okvirju 400 - 600 mm.

4. korak: Oblikujte, sestavite in preizkusite okvir.

  • Če ste kupili komplet okvirja UAV, potem nimate razloga za skrb glede trdnosti, togosti in zgradbe.
  • Če se odločite za načrtovanje in izdelavo okvirja iz nič, bo pomembno preveriti njegovo trdnost, težo in se prepričati, da konstrukcija prenese vibracije (minimalno upogibanje).
  • Razmislite o uporabi specializirane programske opreme za modeliranje (mnogi so brezplačni, na primer Google Sketchup) za oblikovanje okvirja in se prepričajte, da so dimenzije pravilne.

Zdaj imate okvir in lahko preidete na naslednjo lekcijo.

.
Podobni članki