3D printani trikopter s glasovnim upravljanjem: 23 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Ovo je potpuno 3D ispisan trokopirni dron kojim se može upravljati i upravljati glasovnom kontrolom pomoću Amazonove Alexa preko zemaljske postaje koju kontrolira Raspberry Pi. Ovaj glasovno kontrolirani trikopter poznat je i kao Oliver Tri.

Za razliku od uobičajene konfiguracije bespilotnih letjelica Quadcoptera, trikopter ima samo 3 propelera. Kako bi se nadoknadio jedan manji stupanj kontrole, jedan od rotora nagnut je servo motorom. Oliver Tri ima Pixhawk Autopilot, napredne sustave autopilota koji se uvelike koriste u istraživačkoj ili naprednoj industriji bespilotnih letjelica. Ovaj sustav autopilota sposoban je za širok izbor načina letenja, uključujući praćenje, navigaciju po točki i vođeni let.

Amazonova Alexa će koristiti način vođenog leta. On će obraditi glasovne naredbe i poslati ih na zemaljsku stanicu, koja preslikava ove naredbe u MAVLink (komunikacijski protokol mikro zračnih vozila) i šalje ih Pixhawku putem telemetrije.

Ovaj trikopter, iako mali, snažan je. Dug je oko 30 cm i težak 1,2 kg, ali s našom kombinacijom podupirača i motora može podići do 3 kg.

Korak 1: Materijali i oprema

Trikopter

• 3 DC motora bez četkica
• 3 vratila motora
• 3 40A Elektronički regulator brzine
• 8x4 Kompozitni propeleri CCW
• Ploča za distribuciju električne energije
• Žice i priključci
• Servo motor TGY-777
• Baterija i priključak za bateriju
• 6x vijci za rezanje, matice* 6-32x1"
• 3M dvostruka brava*
• Zip kravate*

Autopilot

• Pixhawk komplet za autopilot
• GPS i vanjski kompas
• Telemetrija 900MHz

Sigurnosna kontrola daljinskog upravljača

• Par odašiljača i prijamnika
• PPM koder

Zemaljska stanica s glasovnom kontrolom

• Raspberry Pi Zero W komplet ili Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot ili bilo koji Amazon Echo proizvodi

Oprema i alati

• Stanica za lemljenje
• 3D pisač
• Klešta za igle za nos*
• Odvijači*
• Set imbus ključeva*

* Kupljeno u lokalnoj trgovini željeza

Korak 2: Organizacija sadržaja

Budući da je ovo prilično složen i dugoročan projekt, nudim način organiziranja ove gradnje u tri glavna dijela koja se mogu izvoditi istovremeno:

Hardver: Fizički okvir i pogonski sustav trikoptera.

Autopilot: Kontrolor leta izračunava PWM signal kako bi osigurao svaki od 3 motora bez četkica i servo motor prema korisničkoj naredbi.

Glasovno upravljanje: Ovo omogućuje korisniku upravljanje dronom pomoću glasovnih naredbi i komunicira putem MAVLINK protokola s Pixhawk pločom.

Korak 3: Preuzimanje dijelova okvira trikoptera

Cijeli okvir trikoptera 3D je otisnut na Ultimaker 2+. Okvir je podijeljen na 5 glavnih komponenti kako bi se uklopio u građevinsku ploču Ultimaker 2+ i kako bi se olakšalo ponovno ispisivanje i popravak određenih dijelova u slučaju oštećenja u sudaru. Oni su:

• 2 prednje ruke motora (glavna ruka.stl)
• 1 Repna ruka (tail-arm.stl)
• 1 Spojni komad između repnog am-a i dva prednja kraka motora (rep-ruka-baza.stl)
• 1 Nosač za zadnji motor (motor-platform.stl)

Korak 4: 3D ispis okvira trikoptera

Ispišite ove dijelove s najmanje 50% ispune i koristite crte kao obrazac ispune. Za debljinu ljuske koristim debljinu stjenke od 0,7 mm i gornju/donju debljinu od 0,75 mm. Dodajte adheziju građevinske ploče i odaberite obod na 8 mm. Ovaj okvir je tiskan PLA plastičnom niti, ali možete koristiti ABS plastičnu nit ako volite robusniji, ali teži trokopter. S ovim postavkama, trebalo je <20 sati da se sve ispiše.

Ako se rub ne lijepi za površinu za ispis 3D pisača, upotrijebite štapić za ljepilo i zalijepite suknju na površinu za ispis. Na kraju ispisa uklonite ploču za sastavljanje, isperite višak ljepila i obrišite je suhom prije nego što je vratite u pisač.

Korak 5: Uklanjanje oslonaca i rubova

3D ispisani dijelovi bit će ispisani sa potporama posvuda i s vanjskim rubom koji je potrebno ukloniti prije montaže.

Obod je jednoslojni PLA i može se lako ručno odlijepiti s dijela. S druge strane, nosače je mnogo teže ukloniti. Za to će vam trebati par kliješta s iglastim nosem i odvijač s ravnom glavom. Za potpore koje nisu u zatvorenim prostorima, pomoću kliješta s iglastim nosom zdrobite nosače i izvucite ih. Za potpore unutar rupa ili zatvorenih prostora do kojih je teško doći kliještima s igličnim nosem, izbušite rupu ili pomoću odvijača s ravnom glavom odvijte je sa strane, a zatim je izvucite kliještima s igličnim nosem. Prilikom uklanjanja nosača budite nježni s 3D ispisanim dijelom jer se može odlijepiti ako ga previše naprežete.

Nakon uklanjanja oslonaca, izbrusite grube površine na kojima su se nalazili nosači ili pažljivo izrežite preostali oslonac nožem za hobi. Za brušenje rupa za vijke upotrijebite brusnu brusilicu ili brusilicu i dremel.

Korak 6: Sklapanje okvira trikoptera

Za montažu će vam trebati šest vijaka (po mogućnosti smicanje, 6-32 ili tanje, 1 duljine) za pričvršćivanje okvira zajedno.

Uzmite 3D ispisane dijelove koji se nazivaju glavna ruka. STL i baza repne ruke. STL. Ove se komponente međusobno spajaju poput slagalice, a podnožje repne ruke je stisnuto u sredini dvaju glavnih krakova. Poravnajte četiri rupe za vijke, a zatim umetnite vijke odozgo. Ako se dijelovi ne spajaju lako, nemojte ih prisiljavati. Brusite bazu repne ruke dok to ne učine.

Zatim gurnite repnu ruku na izbočeni kraj baze repne ruke dok se rupe za vijke ne poravnaju. Opet, možda ćete morati brusiti prije nego što stane. Pričvrstite ga odozgo.

Da biste sastavili platformu motora, prvo morate umetnuti servo u otvor na repnoj ruci, usmjeren prema natrag. Dvije vodoravne rupe trebale bi se poravnati s otvorima za vijke na servu. Ako učvršćenje trenjem nije dovoljno, možete ga pričvrstiti vijcima na svoje mjesto kroz ove rupe. Zatim stavite upravljačku trubu na servo, ali nemojte je uvrtati. To dolazi u trenu.

Gurnite osovinu platforme motora u rupu na samom kraju repne ruke, a drugu stranu preko sirene. Truba bi se trebala lijepo uklopiti u umetak na platformi. Na kraju, vijak trube provucite kroz rupu na platformi i trubu kao što je prikazano na gornjoj slici.

Korak 7: Instaliranje motora

Motori bez četkica neće doći s prethodno pričvršćenim osovinama propelera i montažnom poprečnom pločom, pa ih prvo pričvrstite. Zatim ih pričvrstite vijcima na platformu motora i glavne krakove trikoptera pomoću vijaka koji ste dobili s njim ili vijaka i matica stroja M3. U ovom koraku možete pričvrstiti propelere kako biste osigurali zazor i divili se svojim rukama, ali ih uklonite prije testiranja prije leta.

Korak 8: Ožičenje ploče automatskog pilota

Spojite senzore na ploču Pixhawk autopilota kao što je prikazano na gornjoj shemi. Oni su također označeni na samoj ploči za autopilot i prilično su jednostavni za povezivanje, tj. Zujalica se spaja na utičnicu zujalice, prekidač se spaja na priključak prekidača, modul za napajanje se priključuje na priključak modula za napajanje, a telemetrija se priključuje na priključak telem1. GPS i vanjski kompas imat će dva seta konektora. Spojite onu s više pinova na GPS priključak, a manju na I2C.

Ovi konektori DF13 koji ulaze u ploču za autopilot Pixhawk vrlo su krhki, stoga nemojte vući žice, već gurati i povlačiti izravno na plastično kućište.

Korak 9: Ožičenje radiokomunikacijskog sustava

Komunikacijski sustav radijske kontrole koristit će se kao sigurnosna sigurnosna kopija za upravljanje četverokopterom u slučaju kvara zemaljske postaje ili Alexa ili pogreške naredbe za drugu.

Spojite PPM koder na radio prijemnik kao što je prikazano na gornjoj slici. I PPM koder i prijemnik su označeni, stoga spojite S1 na S6 na signalne pinove 1 do 6 vašeg prijemnika. S1 će također imati žice za uzemljenje i napon sa sobom, koje će napajati prijamnik putem PPM kodera.

Korak 10: Lemljenje razdjelne ploče

PDB će primati ulaz iz litij -polimerne (LiPo) baterije s naponom i strujom od 11,1 V i 125 A, te će ga distribuirati na tri ESC -a i napajati ploču Pixhawk Autopilot kroz modul za napajanje.

Ovaj modul napajanja ponovno je korišten iz prethodnog projekta napravljenog u suradnji s prijateljem.

Prije lemljenja žica, odrežite toplinski skupljač tako da odgovara svakoj žici, tako da se kasnije može skliznuti na izloženi lemljeni kraj kako bi se spriječio kratki spoj. Lemljenje muškog XT90 konektora vodi prvo do PDB jastučića, zatim 16 AWG žica do ESC -ova, a zatim XT60 konektori na ove žice.

Za lemljenje žica na PDB jastučiće morate ih lemiti uspravno kako bi termoskupljanje moglo proći i izolirati stezaljke. Bilo mi je najlakše koristiti ruke za pomoć da držim žice uspravno (osobito veliki XT90 kabel) i postaviti ih na PDB naslonjen na stol. Zatim lemite žicu oko PDB jastučića. Zatim gurnite toplinsko skupljanje prema dolje i zagrijte ga kako biste izolirali krug. Ponovite to za ostale ESC žice. Za lemljenje XT60 slijedite prethodni korak o tome kako je priključak baterije ESC zamijenjen s XT60.

Korak 11: Ožičenje motora i elektroničkih regulatora brzine

Budući da koristimo istosmjerne motore bez četkica, oni će doći s tri žice koje će se spojiti na tri žičane stezaljke elektroničkog regulatora brzine (ESC). Redoslijed povezivanja kabela nije bitan za ovaj korak. To ćemo provjeriti kad prvi put uključimo trikopter.

Rotacija sva tri motora trebala bi biti u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Ako se motor ne okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, prebacite bilo koje dvije od tri žice između ESC -a i motora kako biste obrnuli rotaciju.

Spojite sve ESC -ove na razdjelnu ploču kako biste napajali svaki od njih. Zatim spojite prednji desni ESC na glavni izlaz pixhawka 1. Spojite prednji lijevi ESC na glavni izlaz pixhawka 2, servo na glavni izlaz 7, a preostali zadnji ESC na glavni izlaz 4.

Korak 12: Postavljanje firmvera za autopilot

Firmver odabran za ovu izradu trokoptera je Ardupilot -ov Arducopter sa konfiguracijom trikoptera. Slijedite korake u čarobnjaku i odaberite konfiguraciju trikoptera u firmveru.

Korak 13: Kalibriranje unutarnjih senzora

Drugoplasirani u glasovno aktiviranom izazovu