Stembeheerde 3D -gedrukte trikopter: 23 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Dit is 'n volledig 3D -gedrukte Tricopter -hommeltuig wat gevlieg en beheer kan word met stembeheer met behulp van Amazon se Alexa deur 'n grondstasie wat deur die Raspberry Pi beheer word. Hierdie stembeheerde trikopter staan ook bekend as Oliver the Tri.

'N Tricopter het, anders as die meer algemene dronkonfigurasie van 'n Quadcopter, slegs 3 propellers. Om een minder mate van beheer te vergoed, word een van die rotors deur 'n servomotor gekantel. Oliver the Tri beskik oor 'n Pixhawk Autopilot, 'n gevorderde motorstuurstelsel wat grootliks gebruik word in die navorsings- of gevorderde hommeltuigbedryf. Hierdie outomatiese stuurstelsel is in staat om 'n wye verskeidenheid vlugmodusse in te sluit, insluitend my, waypoint-navigasie en begeleide vlug.

Amazon se Alexa gebruik die geleide vlugmodus. Dit sal die spraakopdragte verwerk en na die grondstasie stuur, wat hierdie opdragte na MAVLink (Micro Air Vehicle Communication Protocol) toewys en dit via telemetrie na die Pixhawk stuur.

Hierdie driekopter, hoewel klein, is kragtig. Dit is ongeveer 30 cm lank en weeg 1,2 kg, maar met ons stut en motorkombinasie kan dit tot 3 kg lig.

Stap 1: Materiaal en toerusting

Trikopter

• 3 Borsellose DC -motors
• 3 motorasse
• 3 40A Elektroniese snelheidsbeheerder
• 8x4 saamgestelde propellers CCW
• Kragverspreidingsraad
• Drade en verbindings
• TGY-777 servomotor
• Battery en batteryaansluiting
• 6x 6-32x1 "skeerboute, moere*
• 3M dubbele slot*
• Ritssluitings*

Autopilot

• Pixhawk Autopilot -stel
• GPS en eksterne kompas
• 900MHz telemetrie

Veiligheids RC -beheer

• Sender en ontvanger paar
• PPM Encoder

Stembeheerde grondstasie

• Raspberry Pi Zero W -kit of Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot of enige Amazon Echo -produkte

Toerusting en gereedskap

• Soldeerstasie
• 3D -drukker
• Naaltang*
• Skroewedraaiers*
• Inbussleutelstel*

* Gekoop by 'n plaaslike hardeware winkel

Stap 2: Inhoudsorganisasie

Aangesien dit 'n taamlik komplekse en langtermynprojek is, bied ek 'n manier om hierdie konstruksie te organiseer in drie hoofafdelings wat gelyktydig uitgevoer kan word:

Hardeware: die fisiese raam en aandrywingstelsel van die trikopter.

Autopilot: Die vlugbeheerder bereken die PWM -sein om elk van die 3 borsellose motors en servomotor dienooreenkomstig uit die gebruikersopdrag te voorsien.

Stembeheer: Hiermee kan die gebruiker die drone beheer met behulp van stemopdragte en kommunikeer via die MAVLINK -protokol na die Pixhawk -bord.

Stap 3: Laai Tricopter -raamonderdele af

Die hele raamwerk van die trikopter is 3D gedruk op die Ultimaker 2+. Die raam word in 5 hoofkomponente verdeel om by die bouplaat van die Ultimaker 2+ te pas en om dit makliker te maak om spesifieke onderdele te herdruk en te herstel as hulle beskadig raak in 'n ongeluk. Hulle is:

• 2 Motorarms voor (hoofarm.stl)
• 1 stertarm (stert-arm.stl)
• 1 Verbindingsstuk tussen die stertam en die twee voorste motorarms (stert-arm-basis.stl)
• 1 stertmotorhouer (motor-platform.stl)

Stap 4: 3D -druk van die Tricopter -raam

Druk hierdie dele met ten minste 50% invul en gebruik lyne as die invulpatroon. Vir die dopdikte gebruik ek 'n wanddikte van 0,7 mm en 'n boonste/onderste dikte van 0,75 mm. Voeg die hegting van die bouplaat by en kies 'n rand van 8 mm. Hierdie raam is gedruk met PLA -plastiekfilament, maar u kan ABS -plastiekfilament gebruik as u 'n robuuster, maar swaarder tricopter verkies. Met hierdie instellings het dit minder as 20 uur geneem om dit alles te druk.

As die rand nie aan die drukoppervlak van die 3D -drukker kleef nie, gebruik 'n gomstok en plak die romp op die drukoppervlak. Aan die einde van die druk, verwyder die bouplaat, was die oortollige gom af en vee dit droog voordat u dit weer in die drukker plaas.

Stap 5: Verwyder ondersteunings en rand

Die 3D -gedrukte onderdele word oral met ondersteunings gedruk en met 'n buitenste rand wat verwyder moet word voordat dit gemonteer word.

Die rand is 'n enkele laag PLA en kan maklik met die hand van die deel afgetrek word. Die stutte aan die ander kant is baie moeiliker om te verwyder. Hiervoor benodig u 'n tang en 'n plat skroewedraaier. Vir die steun wat nie in geslote ruimtes is nie, gebruik die naaldtang om die stutte te verpletter en af te trek. Vir stutte binne -in gate of ingeslote ruimtes wat moeilik bereik kan word met 'n naald tang, boor óf deur die gat óf gebruik 'n platskroewedraaier om dit van die kant af los te trek en trek dit dan uit met die naald tang. Wees versigtig wanneer u die ondersteunings verwyder, met die 3D -gedrukte onderdeel, want dit kan loskom as u dit te veel beklemtoon.

Sodra die stutte verwyder is, skuur die ruwe oppervlaktes van die stutte af of sny die oorblywende steun versigtig met 'n stokperdjiemes. Gebruik 'n skuur- of slypboor en 'n dremel om die skroefgate glad te maak.

Stap 6: Monteer die Tricopter -raam

Vir die montering benodig u ses boute (verkieslik skuifboute, 6-32 of dunner, 1 lank) om die raam vas te maak.

Neem die 3D-gedrukte dele genaamd main-arm. STL en tail-arm-base. STL. Hierdie komponente sluit in soos 'n legkaart, met die stert-armbasis in die middel van die twee hoofarms. Rig die vier skroefgate in lyn en steek die boute van bo af in. As die dele nie maklik bymekaar pas nie, moenie dit dwing nie. Skuur die stert-arm-basis totdat hulle dit doen.

Skuif dan die stertarm op die uitsteekpunt van die stert-armbasis totdat die skroefgate in lyn is. Weereens, miskien moet u skuur voordat dit pas. Skroef dit van bo af vas.

Om die motorplatform te monteer, moet u eers die servo in die opening van die stertarm steek en agteruit wys. Die twee horisontale gate moet in lyn wees met die skroefgate op die servo. As wrywing nie voldoende is nie, kan u dit deur hierdie gate vasmaak. Plaas dan die bedieningshoring op die servo, maar moenie dit vasskroef nie. Dit kom binne 'n oomblik.

Steek die as van die motorplatform in die gat aan die einde van die stertarm en die ander kant oor die horing. Die horing moet mooi in die insetsel van die platform pas. Ten slotte, steek die horingskroef deur die gat in die platform en die horing soos in die prent hierbo getoon.

Stap 7: Die installering van die motors

Die borsellose motors kom nie met die dryfasse en die vooraf bevestigde dwarsplaat nie, so skroef dit eers vas. Vervolgens bout u dit op die motorplatform en die hoofarms van die trikopter vas met behulp van die skroewe wat daarmee saamgevoeg is, óf M3 -masjienskroewe en moere. U kan die skroewe by hierdie stap aanheg om klaring te verseker en u handewerk te bewonder, maar verwyder dit voor die toets voor die vlug.

Stap 8: Bedrading van die outomatiese pilootbord

Koppel die sensors aan die Pixhawk Autopilot -bord, soos in die diagram hierbo getoon. Dit is ook op die outomatiese stuurbord gemerk en is redelik eenvoudig om aan te sluit, dit wil sê, die gonser kan met die gonser -poort verbind word, die skakelaar kan met die skakelaarpoort verbind word, die kragmodule kan met die poort van die kragmodule verbind word en die telemetrie kan met die telem1 -poort verbind word. Die GPS en eksterne kompas sal twee stelle verbindings hê. Koppel die een met meer penne aan die GPS -poort en die kleiner aan I2C.

Hierdie DF13 -verbindings wat in die Pixhawk Autopilot Board ingaan, is baie broos, so moenie aan die drade trek nie, en druk en trek direk aan die plastiekomhulsel.

Stap 9: Bedrading van die radiokommunikasiestelsel

Die radiobeheerkommunikasiestelsel sal gebruik word as 'n veiligheids -rugsteun om die quadcopter te beheer, ingeval die grondstasie of Alexa foutief sou wees of 'n opdrag vir 'n ander een sou misgis.

Koppel die PPM -encoder aan die radio -ontvanger soos in die prent hierbo getoon. Beide die PPM -enkodeerder en ontvanger is gemerk, dus verbind S1 met S6 met die seinpenne 1 tot 6 van u ontvanger. S1 sal ook 'n grond- en spanningsdrade hê, wat die ontvanger deur die PPM -encoder sal dryf.

Stap 10: Soldeer die kragverdelingsbord

Die PDB neem insette van die Lithium Polymer (LiPo) battery met 'n spanning en stroom van 11.1V en 125A, en versprei dit na die drie ESC's en stuur die Pixhawk Autopilot -bord deur die kragmodule.

Hierdie kragmodule is hergebruik uit 'n vorige projek wat in samewerking met 'n vriend gemaak is.

Voordat u die drade soldeer, sny die hitte krimp sodat dit by elkeen van die drade pas, sodat dit later op die blootgestelde soldeerkant kan skuif om kortsluiting te voorkom. Soldeer die manlike XT90 -aansluiting eers na die PDB -pads, dan die 16 AWG -drade na die ESC's, gevolg deur die XT60 -verbindings op hierdie drade.

Om die drade aan die PDB -pads te soldeer, moet u dit regop soldeer sodat die hitte krimp kan deurskakel en die terminale kan isoleer. Ek het die maklikste gevind om die drade te gebruik om die drade regop te hou (veral die groot XT90 -kabel) en dit bo -op die PDB op die tafel te plaas. Soldeer dan die draad om die PDB -pad. Skuif dan die krimp na onder en verhit dit om die stroombaan te isoleer. Herhaal dit vir die res van die ESC -drade. Om die XT60 te soldeer, volg die vorige stap oor hoe die ESC -batteryterminal met XT60's vervang is.

Stap 11: Bedrading van die motors en elektroniese snelheidsbeheerders

Aangesien ons borsellose gelykstroommotors gebruik, het hulle drie drade wat aansluit by die drie draadterminale van die elektroniese snelheidsbeheerder (ESC). Die volgorde van die kabelverbinding maak nie saak vir hierdie stap nie. Ons sal hierna kyk as ons die trikopter die eerste keer aanskakel.

Die rotasie van al drie motors moet teen die kloksgewys wees. As 'n motor nie linksom draai nie, skakel dan twee van die drie drade tussen die ESC en die motor om die rotasie om te keer.

Koppel al die ESC's aan die kragverdelingsbord om elkeen van hulle te voorsien. Koppel dan die regterkantse ESC aan die voorkant van die pixhawk 1. Koppel die linker ESC aan die voorkant van die pixhawk aan die hoofuitgang 2, die servo na die hoofuitgang 7, en die oorblywende stert -ESC aan die hoofuitgang 4.

Stap 12: Die opstel van outomatiese piloot -firmware

Die firmware wat gekies is vir hierdie trikopter -bou, is Ardupilot se Arducopter met 'n Tricopter -konfigurasie. Volg die stappe in die towenaar en kies die konfigurasie van die tricopter in die firmware.

Stap 13: Kalibreer die interne sensors

Naaswenner in die stem -geaktiveerde uitdaging