In 3D UAV: ​​Mọi thứ bạn cần biết trước khi bắt đầu.

Giới thiệu

Nếu bạn quyết định chế tạo một chiếc máy bay không người lái từ đầu

Khái niệm cơ bản về các bộ phận của máy bay không người lái in 3D

5 '' Mini Quad với Giá treo được in cho Hero 8 (Nguồn: Rob Davie qua All3DP)

Máy bay không người lái (UAV / UAV / UAV), còn được gọi là máy bay không người lái, là phương tiện có thể hoạt động tự động. Nói cách khác, máy bay không người lái không nhất thiết phải là máy bay; chúng cũng có thể bao gồm ô tô, thuyền và thậm chí cả thủy phi cơ. Tuy nhiên, thuật ngữ này được sử dụng để mô tả một máy bay có ba hoặc nhiều cánh quạt để cung cấp lực nâng và lực đẩy. Chúng cũng thường được gọi là đa quang, tricopter, quadcopters, v.v.

Nói chung, UAV về mặt cơ học rất đơn giản và bao gồm khung, bộ điều khiển bay, el. động cơ, cánh quạt, bộ điều khiển tốc độ và có thể cả thiết bị FPV.

In 3D từ lâu đã chứng tỏ mình trong sở thích bay không người lái. Công nghệ này cho phép người dùng dễ dàng sản xuất nhiều bộ phận khác nhau theo ý mình. Đây có thể là bất cứ thứ gì từ tấm cản bảo vệ và giá gắn camera hành động, đến các phụ kiện bổ sung chức năng cho quad.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nói về những điều cần cân nhắc khi các bộ phận của máy bay không người lái in 3D, phân tích các bộ phận phù hợp nhất để in và cũng cho bạn biết nơi tìm mô hình và tài nguyên. Sau đó, chúng tôi sẽ tổng hợp tài liệu với một vài dự án để giúp bạn bắt đầu. Nhưng trước tiên, hãy tìm hiểu lý do tại sao bạn cần in 3D các bộ phận. Đọc để tìm hiểu thêm!

Lợi ích

Giá đỡ điện thoại thông minh (Nguồn: Thiết kế và in chữ số qua Facebook )

• Ưu điểm chính của các bộ phận in 3D là chúng có thể được tùy chỉnh hoàn toàn. Ngoài ra, chúng có xu hướng không đắt (giả sử bạn đã có máy infilament (dây tóc in 3D)
• Các bộ phận in có thể được làm từ các vật liệu khác nhau với nhiều màu sắc khác nhau. Cách tiếp cận này cho phép sử dụng vật liệu có tính chất cơ học tốt nhất cho các phần tử cụ thể. Ví dụ: ngàm GoPro của bạn có thể có TPU màu xanh lam và bộ phận bảo vệ cánh quạt bằng nylon. Giá đỡ máy ảnh được in tốt nhất bằng TPU (Thermoplastic Polyurethane; TPU), vì vật liệu này hấp thụ rung động từ khung và giữ chặt GoPro ở vị trí, trong khi nylon bền có thể hấp thụ sốc và bảo vệ cả cánh quạt và vật thể / chướng ngại vật. Các vật liệu bền khác như nylon gia cố thậm chí có thể được sử dụng để tạo ra tàu lượn, mái hiên và gimbal máy ảnh.
• Một điểm cộng khác khi sử dụng các bộ phận in là mật độ của chúng tương đối thấp. Với sự trợ giúp của in 3D, các thông số như số chu vi và tỷ lệ phần trăm nạp vào có thể được điều chỉnh để giảm đáng kể trọng lượng và thông số trước phần lớn quyết định kết quả cuối cùng.

Bức ảnh này cho thấy trình tự tạo mái che cho một máy bay không người lái FPV (Nguồn: Rob Davie qua All3DP)

• Mặc dù các bộ phận được sản xuất hoàn toàn có thể tùy chỉnh và nhẹ, nhưng chúng có thể được lặp lại nhanh chóng. Ví dụ, khi thiết kế tấm che, phiên bản đầu tiên của mẫu trống có thể được in từ vật liệu rẻ tiền như PLA và sau quá trình lắp ráp, mọi thay đổi cần thiết có thể dễ dàng thực hiện trong lần lặp tiếp theo. Một khi mô hình được coi là hoàn thành, nó có thể được in bằng vật liệu đắt tiền hơn như sợi carbon, nylon, hoặc thậm chí sợi carbon PEEK nếu ngân sách cho phép.
• Ngoài ra, nếu bạn có máy in và dây tóc, thì vấn đề bộ phận bị hỏng trở nên không liên quan, vì bạn có thể bắt đầu tạo bộ phận mới ngay lập tức. Mặc dù nhiều nhà bán lẻ cung cấp dịch vụ vận chuyển nhanh chóng, nhưng tốt nhất bạn nên tự in bộ phận đó.

Cân nhắc

Bạn có cần tất cả các thành phần này không? (Nguồn: Rob Davie qua All3DP)

Trong khi in 3D mở ra một thế giới hoàn toàn mới về các khả năng về các tính năng bổ sung, điều quan trọng nhất cần nhớ là trọng lượng máy bay của bạn. Không phải tất cả mọi thứ có thể được in và cài đặt đều được khuyến khích! Cần hiểu rằng mỗi gam của một mục tiêu giả đều ảnh hưởng đến thời gian bay và đặc tính của chuyến bay, đặc biệt là đối với máy bay cánh quay. Nói cách khác, trên một UAV, mục đích chính là bay dài ngày, sự hiện diện của các thành phần như giá đỡ cho GoPro, thiết bị theo dõi đầu và cơ chế đặt lại là không cần thiết.

Bạn cũng có thể nhận thấy rằng các công ty lớn như DJImáy bay tương tự

Ngoài ra, ở nhiều quốc gia, bao gồm cả Liên bang Nga, các quy tắc yêu cầu phải đăng ký các mô hình nặng hơn 250 gam. Do đó, nhu cầu về máy bay quadrocopters có trọng lượng dưới giới hạn này cao hơn nhiều.

Vật liệu tốt nhất

Bảo vệ tia, ngàm GoPro và ngàm ăng ten đều được in từ TPU (Nguồn: Thiết kế chữ số và Bản in Facebook )

Vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để xây dựng các chương (đặc biệt phù hợp với phân khúc nhỏ) là TPU. Điều này là do nó rất linh hoạt và có thể biến dạng khi va chạm, hấp thụ năng lượng và bảo vệ các thành phần quan trọng của UAV. Do tính linh hoạt của nó, nó cũng có thể hấp thụ rung động, giảm số lượng hiện vật có thể nhìn thấy trong video được quay. May mắn thay, điều này đã trở nên ít vấn đề hơn với sự ra đời của tính năng ổn định trong máy ảnh. Một chất liệu thích hợp khác là nylon. Nó cứng hơn TPU, nhưng vẫn có một số tính linh hoạt.

Tính phù hợp của vật liệu

Các bộ phận chính được in trên TPU là tấm cản, giá gắn máy ảnh, giá gắn ăng-ten và bộ phận bảo vệ cánh quạt. Nylon cũng có thể được sử dụng để bảo vệ đạo cụ, nhưng ít phổ biến hơn vì khó in hơn.

Trong khi TPU và nylon được sử dụng linh hoạt, chúng không phù hợp với tất cả các bộ phận. Khi yêu cầu độ cứng và độ bền cao hơn, chẳng hạn như trong khung máy bay, nên sử dụng vật liệu như nylon được gia cố bằng sợi carbon ( nylon được gia cố bằng sợi carbon; viết tắt là CFRPA6

Một cách để bảo vệ mặt dưới của khung thuyền, cũng như các bu lông gắn động cơ, là thêm “ chân đế hoặc bệ hạ cánh

Các bộ phận khác nhau

Xe đua bốn bánh 5 inch với chế độ rùa hoặc rùa (Nguồn: Rob Davie qua All3DP)

Vây

Nếu sở thích của bạn là đua máy bay không người lái, thì bạn nên thử sử dụng vây. Thành phần này đặc biệt hữu ích song song với một chế độ được gọi là "rùa hoặc rùa". Khi máy bay không người lái bị nghiêng ngược, nhờ có vây, hai động cơ không tiếp xúc với bề mặt sẽ có thể quay mà không bị cản trở, điều này sau đó sẽ cho phép bạn nhanh chóng bẻ lái và tiếp tục cuộc đua. Thông thường chúng được in từ TPU và đôi khi từ nylon.

Giá đỡ ăng ten

Giá đỡ ăng ten máy phát FPV được in bằng TPU ( Nguồn: rapnit via Thingiverse )

Khi bay ở chế độ FPV, ăng ten VTX rất quan trọng. Vì vậy, có rất nhiều lựa chọn để gắn các thành phần như vậy. Nếu thiết bị dành cho các chuyến bay đường dài, thì việc bao bọc phần ăng-ten đang hoạt động trong TPU không phải là ý kiến ​​hay, vì điều này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến tín hiệu video. Đối với họ, TPU là lựa chọn ưu tiên vì nó rất đàn hồi và có thể biến dạng mà không bị gãy trong thời gian dài.

Bạn cũng có thể bật theo dõi phần đầu ở chế độ FPV khi máy ảnh FPVFPV của bạn... Bằng cách này, máy ảnh sẽ theo dõi chuyển động của đầu bạn, góp phần mang lại cảm giác đắm chìm hơn. Đối với điều này, nên sử dụng các vật liệu không linh hoạt như PETG, ABS, ASA hoặc thậm chí PC. Sự cứng nhắc là cần thiết để loại bỏ phản ứng dữ dội trong các thành phần.

Các thành phần chức năng

Gimbal 2 trục (để ổn định máy ảnh) được in trong PLA (Nguồn: turbi qua Thingiverse ).

Nếu bay hoặc đua FPV không dành cho bạn, bạn luôn có thể in chi tiết để mở rộng chức năng. Nó có thể là một bộ ổn định máy ảnh để chụp ảnh trên không hoặc quay video, hoặc một cơ chế để chụp và thả các đối tượng? Đối với gimbal gimbal, các bộ phận chuyển động phải được in trên chất liệu không dẻo để đảm bảo không có phản ứng dữ dội. Khi lắp đặt gimbal trên máy bay không người lái, phải có một miếng linh hoạt giữa gimbal và gimbal để cách ly nó khỏi rung động

Bảo vệ

Bảo vệ gậy này được phát triển trong Fusion 360 (Nguồn: Motorpixiegimbals via Thingiverse )

Cuối cùng, một lựa chọn tốt khác để in là các bộ phận bảo vệ như que điều khiển. Chúng có thể linh hoạt hoặc không linh hoạt, tùy thuộc vào sở thích của bạn.

Nguồn mẫu

Kết quả tìm kiếm "Drone" trên GrabCAD ( Nguồn: GrabCAD )

1. Thingiverse là một tài nguyên miễn phí tuyệt vời để tìm giá gắn cho camera công cộng (GoPro, Insta 360, v.v.) và khung (TBS Source One, ImpulseRC, Iflight, v.v.).
2. GrabCAD là một tài nguyên miễn phí phổ biến khác có xu hướng cung cấp nhiều mô hình kỹ thuật hơn, tuy nhiên vẫn có các mô hình liên quan đến quadcopter trong danh sách. Xin lưu ý rằng bạn sẽ cần một tài khoản để tải lên các mô hình (điều đáng chú ý đối với Thingiverse, điều này là không cần thiết). Nếu bạn tải xuống các mô hình từ bất kỳ kho lưu trữ nào (bao gồm cả các trang web được liệt kê ở trên), hãy nhớ kiểm tra giấy phép mà chúng được đặt để đảm bảo rằng không có vi phạm bản quyền nào xảy ra khi được bán.

• Nếu bạn tình cờ có một khung hoặc máy ảnh cụ thể, hãy nhớ rằng nhà sản xuất các thành phần đó thường có sẵn dữ liệu thiết kế để tải xuống và in. Trong trường hợp này, cách tiếp cận này sẽ hữu ích nhất vì khả năng phần đó khớp với phần của bạn có thể cao hơn so với việc bạn sử dụng dữ liệu từ trang web của bên thứ ba.
• Nếu bạn không thể tìm thấy thứ mình cần ở bất kỳ đâu, bạn có thể thiết kế các bộ phận của riêng mình trong phần mềm CAD hoặc nhờ người khác thiết kế chúng cho bạn.

Tài nguyên

Trang web này có cơ sở người dùng đang hoạt động và nhiều tài nguyên hữu ích thảo luận. ( Nguồn: DIYDrones )

Trong khi nhiều thành phần riêng lẻ có thể được tải xuống từ các trang web được liệt kê ở trên, có những tài nguyên bổ sung như diễn đàn. Các diễn đàn sản xuất máy bay không người lái chính là DIYDrones và RCGroups. Bạn có thể tìm thấy danh sách đầy đủ các trình lượn có thể in trên RCgroups trong một chủ đề hữu ích, hoặc các danh sách tương tự có tại DIYDrones. Ngoài ra, có subreddit dành cho máy bay không người lái thảo luận về các chủ đề in 3D và một subreddit dành cho máy bay không người lái tự làm.

Dự án giúp bạn bắt đầu

Mô hình Kanupi với giá đỡ GoPro đúc tùy chỉnh ( Nguồn: basdelfos via Thingiverse ).

Giới hạn thực sự duy nhất cho những gì bạn có thể in là trí tưởng tượng của bạn! Trước khi tiếp tục, cần phải xem xét mục đích sử dụng của cả mục tiêu giả và các bộ phận, cũng như ảnh hưởng của bất kỳ trọng lượng bổ sung nào.

Chúng tôi lưu ý đến bạn những ý tưởng sau đây từ Thingiverse ảnh hưởng đến việc in ấn, cho dù đó là toàn bộ máy photocopy hay chỉ các bộ phận riêng lẻ của nó:

1. Quadrocopter: khung gia đình có thể được in 3D hoàn toàn (hàng chục phiên bản và biến thể)
2. Bảo vệ gậy: bảo vệ thiết bị điều khiển gậy trong quá trình vận chuyển
3. Tán cho máy bay không người lái FPV: ví dụ về tán, với ngàm GoPro đúc (hình trên)

Thế là xong. Cám ơn sự chú ý của các bạn. Chúng tôi hy vọng tài liệu được trình bày hữu ích cho bạn. Ở lại với chúng tôi!

Video

Một quy trình minh họa in chùm tia cho một máy bay không người lái FPV làm bằng nylon gia cố sợi carbon (CFRPA6).