Ääniohjattu 3D -tulostettu kolmikopteri: 23 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämä on täysin 3D -tulostettu Tricopter -drone, jota voidaan ohjata ja ohjata ääniohjauksella Amazonin Alexan avulla Raspberry Pi: n ohjaaman maa -aseman kautta. Tämä ääniohjattu trikopteri tunnetaan myös nimellä Oliver the Tri.

Tricopterissa, toisin kuin tavallisesti Quadcopterin drone -kokoonpano, on vain 3 potkuria. Yhden säätöasteen vähentämiseksi servomoottori kallistaa yhtä roottorista. Oliver Tri: ssä on Pixhawk Autopilot, kehittyneet autopilottijärjestelmät, joita käytetään laajasti tutkimuksessa tai kehittyneessä drone -teollisuudessa. Tämä autopilottijärjestelmä kykenee monenlaisiin lentotiloihin, mukaan lukien seuranta, reittipisteen navigointi ja ohjattu lento.

Amazonin Alexa käyttää ohjattua lentotilaa. Se käsittelee äänikomennot ja lähettää ne maa -asemalle, joka yhdistää nämä komennot MAVLinkiin (Micro Air Vehicle Communication Protocol) ja lähettää ne Pixhawkille telemetrian kautta.

Tämä pienikokoinen trikopteri on tehokas. Se on noin 30 cm pitkä ja painaa 1,2 kg, mutta potkurilla ja moottoriyhdistelmällä se voi nostaa jopa 3 kg.

Vaihe 1: Materiaalit ja laitteet

Tricopter

• 3 Harjatonta tasavirtamoottoria
• 3 Moottorin akselit
• 3 40A Elektroninen nopeudensäädin
• 8x4 komposiittipotkurit CCW
• Virranjakelukortti
• Johdot ja liittimet
• Servomoottori TGY-777
• Akku ja akun liitin
• 6x 6-32x1 "leikkauspultit, mutterit*
• 3M kaksoislukko*
• Vetoketjut*

Autopilotti

• Pixhawk Autopilot Kit
• GPS ja ulkoinen kompassi
• 900 MHz telemetria

Turvallinen RC -ohjaus

• Lähettimen ja vastaanottimen pari
• PPM -kooderi

Puheohjattu maa -asema

• Raspberry Pi Zero W -sarja tai Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot tai Amazon Echo -tuotteet

Laitteet ja työkalut

• Juotosasema
• 3D tulostin
• Neulan pihdit*
• Ruuvimeisselit*
• Kuusiokoloavainsarja*

* Ostettu paikallisesta rautakaupasta

Vaihe 2: Sisällön järjestäminen

Koska tämä on melko monimutkainen ja pitkäaikainen projekti, tarjoan tavan organisoida tämä rakenne kolmeen pääosaan, jotka voidaan suorittaa samanaikaisesti:

Laitteisto: Trikopterin fyysinen runko ja työntövoimajärjestelmä.

Autopilotti: Lennonjohtaja laskee PWM -signaalin antamaan kullekin 3 harjattomalle moottorille ja servomoottorille käyttäjän komennon mukaisesti.

Ääniohjaus: Tämän avulla käyttäjä voi ohjata dronea äänikomennoilla ja kommunikoida MAVLINK -protokollan kautta Pixhawk -kortille.

Vaihe 3: Tricopter -runko -osien lataaminen

Trikopterin koko kehys on 3D -tulostettu Ultimaker 2+: lle. Kehys on jaettu viiteen pääkomponenttiin, jotta se sopii Ultimaker 2+: n rakennuslevyyn ja helpottaa tiettyjen osien tulostamista ja korjaamista, jos ne vahingoittuvat törmäyksessä. He ovat:

• 2 Etumoottorin varret (päävarsi.stl)
• 1 Tail varsi (tail-arm.stl)
• 1 Liitoskappale hännän am ja kahden moottorin etuosan välillä (hännänvarsi-pohja.stl)
• 1 Takamoottorin kiinnike (moottori-platform.stl)

Vaihe 4: Tricopter -kehyksen 3D -tulostus

Tulosta nämä osat vähintään 50% täyteaineella ja käytä viivoja täyttökuviona. Kuoren paksuuteen käytän seinämän paksuutta 0,7 mm ja ylä-/alapaksuutta 0,75 mm. Lisää rakennuslevyn tarttuvuus ja valitse reunus 8 mm. Tämä kehys painettiin PLA -muovifilamentilla, mutta voit käyttää ABS -muovifilamenttia, jos haluat kestävämmän mutta raskaamman trikopterin. Näillä asetuksilla kaiken tulostaminen kesti <20 tuntia.

Jos reunat eivät tartu 3D -tulostimen tulostuspintaan, käytä liimapuikkoa ja liimaa hame tulostuspintaan. Poista tulostuksen lopussa rakennuslevy, pese ylimääräinen liima pois ja pyyhi se kuivaksi ennen kuin asetat sen takaisin tulostimeen.

Vaihe 5: Tukien ja reunojen poistaminen

3D -tulostetut osat tulostetaan kaikkialla tuilla ja ulkoreunalla, joka on poistettava ennen kokoonpanoa.

Reuna on yksi kerros PLA: ta ja se voidaan helposti irrottaa osasta käsin. Toisaalta tuet on paljon vaikeampi poistaa. Tätä varten tarvitset pari neulan nokkapihdit ja litteäpäisen ruuvimeisselin. Jos tuki ei ole suljetussa tilassa, murskaa tuet ja irrota neulan kärkipihdit. Jos tuet ovat reikien sisällä tai suljetuissa tiloissa, joihin on vaikea päästä neulan kärkipihdeillä, poraa reiän läpi tai irrota se sivuttain litteällä ruuvitaltalla ja vedä se sitten ulos neulan kärkipihdeillä. Kun irrotat tukia, ole varovainen 3D -tulostetun osan kanssa, koska se voi napsahtaa irti, jos painot sitä liikaa.

Kun tuet on poistettu, hio pois karkeat pinnat, joissa ne olivat, tai veistä loput tuet varovasti harrasteveitsellä. Tasoita ruuvinreiät hiomalla tai hiomalla ja dremelillä.

Vaihe 6: Tricopter -rungon kokoaminen

Kokoonpanoon tarvitset kuusi pulttia (mieluiten leikkauspultit, 6-32 tai ohuemmat, 1 pitkät) kehyksen kiinnittämiseksi yhteen.

Ota 3D-tulostetut osat, joita kutsutaan päävarsi. STL ja hännänvarsi-pohja. STL. Nämä komponentit kytkeytyvät toisiinsa kuin palapeli, ja hännän käsivarren pohja on sijoitettu kahden päävarren keskelle. Kohdista neljä ruuvinreikää ja aseta ruuvit ylhäältä. Jos osat eivät sovi yhteen helposti, älä pakota niitä. Hio hännän käsivarren pohja, kunnes ne ovat.

Liu'uta seuraavaksi hännän varsi hännän varren pohjan ulkonevaan päähän, kunnes ruuvinreiät ovat kohdakkain. Jälleen sinun on ehkä hiottava ennen kuin se sopii. Pulttaa se ylhäältä.

Moottorialustan kokoamiseksi sinun on ensin työnnettävä servo taaksepäin osoittavassa varren aukossa. Kahden vaakasuoran reiän tulee olla samassa linjassa servon ruuvinreikien kanssa. Jos kitkasovitus ei riitä, voit kiinnittää sen paikalleen näiden reikien kautta. Aseta sitten äänitorvi servolle, mutta älä ruuvaa sitä sisään. Se tulee hetkessä.

Liu'uta moottorikelkan akseli hännänvarren lopussa olevaan reikään ja toiselle puolelle torven yli. Sarven tulee sopia hyvin alustan sisäosaan. Aseta lopuksi äänitorvi sekä korin reiän että äänitorven läpi yllä olevan kuvan mukaisesti.

Vaihe 7: Moottorien asentaminen

Harjattomien moottoreiden mukana ei toimiteta potkurin akseleita ja kiinnityslevyä, joten ruuvaa ne ensin kiinni. Seuraavaksi kiinnität ne moottoritasolle ja trikopterin päävarsiin joko mukana toimitetuilla ruuveilla tai M3 -koneen ruuveilla ja muttereilla. Voit kiinnittää potkurit tässä vaiheessa varmistaaksesi välyksen ja ihaillen käsityötäsi, mutta irrota ne ennen lentoa edeltävää testausta.

Vaihe 8: Johdotus automaattiohjauskorttiin

Liitä anturit Pixhawk Autopilot -korttiin yllä olevan kaavion mukaisesti. Nämä on merkitty myös itse automaattiohjauskorttiin, ja ne on melko helppo liittää, ts. Summeri kytkeytyy Buzzer -porttiin, kytkin kytkinporttiin, tehomoduuli virtamoduuliporttiin ja telemetria telem1 -porttiin. GPS: ssä ja ulkoisessa kompassissa on kaksi liitinsarjaa. Yhdistä yksi, jossa on enemmän nastoja, GPS -porttiin ja pienempi I2C -porttiin.

Nämä Pixhawk Autopilot Boardiin menevät DF13 -liittimet ovat erittäin hauraita, joten älä vedä johdoista, vaan työnnä ja vedä suoraan muovikotelosta.

Vaihe 9: Radioviestintäjärjestelmän kytkentä

Radiokäytön viestintäjärjestelmää käytetään turvakopiona ohjaamaan nelikopteria siltä varalta, että maa -asema tai Alexa eivät toimi tai virheellisesti komentaa toista.

Liitä PPM -anturi radiovastaanottimeen yllä olevan kuvan mukaisesti. Sekä PPM -anturi että vastaanotin on merkitty, joten liitä S1 - S6 vastaanottimesi signaalitappeihin 1-6. S1: n mukana tulee myös maa- ja jännitejohdot, jotka käyttävät vastaanotinta PPM -anturin kautta.

Vaihe 10: Virranjakelukortin juottaminen

ATE ottaa vastaan litiumpolymeeriakun (LiPo) akun, jonka jännite ja virta ovat 11,1 V ja 125 A, ja jakaa sen kolmelle ESC: lle ja syöttää virtaa Pixhawk Autopilot -kortille virtamoduulin kautta.

Tätä tehomoduulia käytettiin uudelleen aiemmasta projektista, joka tehtiin yhteistyössä ystävän kanssa.

Ennen johtojen juottamista leikkaa kutistuma kutakin johtoa varten, jotta se voidaan liu'uttaa paljaalle juotetulle päälle myöhemmin oikosulun estämiseksi. Juotospuolinen XT90 -liitin johtaa ensin PDB -tyynyihin, sitten 16 AWG -johtoa ESC -laitteisiin ja sen jälkeen XT60 -liittimet näihin johtoihin.

Jos haluat juottaa johtimet ATE -tyynyille, sinun on juotettava se pystyasentoon, jotta kutistuma mahtuu läpi ja eristää liittimet. Minusta oli helpointa käyttää apukäsiä pitämään johdot pystyssä (etenkin suuri XT90 -kaapeli) ja asettamaan se pöydälle lepäävän ATE: n päälle. Juotetaan sitten lanka ATE -tyynyn ympärille. Liu'uta sitten lämpökutistetta alas ja lämmitä se piirin eristämiseksi. Toista tämä muille ESC -johtimille. Jos haluat juottaa XT60: n, noudata edellistä vaihetta siitä, miten ESC -akun napa korvattiin XT60: lla.

Vaihe 11: Kytke moottorit ja elektroniset nopeudensäätimet

Koska käytämme harjattomia tasavirtamoottoreita, niissä on kolme johtoa, jotka yhdistetään elektronisen nopeudensäätimen (ESC) kolmeen johdinliittimeen. Kaapeliliitännän järjestyksellä ei ole väliä tässä vaiheessa. Tarkistamme tämän, kun käynnistämme trikopterin ensimmäisen kerran.

Kaikkien kolmen moottorin tulee pyöriä vastapäivään. Jos moottori ei pyöri vastapäivään, vaihda mikä tahansa kolmesta johdosta ESC: n ja moottorin välillä kääntääksesi pyörimisen.

Kytke kaikki ESC: t virranjakelukorttiin, jotta jokainen niistä saa virtaa. Liitä sitten oikea etu -ESC pixhawkin päälähtöön 1. Liitä vasen etu -ESC pixhawkin päälähtöön 2, servo päälähtöön 7 ja jäljellä oleva ESC päälähtöön 4.

Vaihe 12: Autopilotin laiteohjelmiston asentaminen

Tämän tricopter -rakenteen laiteohjelmisto on Ardupilotin Arducopter ja Tricopter Configuration. Noudata ohjatun toiminnon ohjeita ja valitse trikopterin kokoonpano laiteohjelmistosta.

Vaihe 13: Sisäisten anturien kalibrointi

Toinen sija Voice Activated Challengessa