Hangvezérelt 3D nyomtatott tricopter: 23 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ez egy teljesen 3D -s nyomtatású Tricopter drón, amely hangvezérléssel vezérelhető és vezérelhető az Amazon Alexa segítségével a Raspberry Pi által vezérelt földi állomáson keresztül. Ez a hangvezérelt tricopter más néven Oliver the Tri.

A tricopterben, ellentétben a Quadcopter általánosan használt drone konfigurációjával, csak 3 légcsavar van. Az eggyel kevesebb szabályozási fok pótlása érdekében az egyik rotort egy szervomotor dönti meg. Az Oliver Tri egy Pixhawk Autopilotot, egy fejlett autopilot rendszert tartalmaz, amelyet nagyrészt a kutatásban vagy a fejlett dróniparban használnak. Ez az autopilot rendszer sokféle repülési módra képes, beleértve a követést, az úticél navigációt és az irányított repülést.

Az Amazon Alexa az irányított repülési módot fogja használni. Feldolgozza a hangutasításokat, és elküldi azokat a földi állomásra, amely ezeket a parancsokat leképezi a MAVLink -re (Micro Air Vehicle Communication Protocol), és telemetria útján elküldi a Pixhawk -nak.

Ez a tricopter, bár kicsi, erős. Körülbelül 30 cm hosszú és 1,2 kg súlyú, de a támasz és a motor kombinációnk segítségével akár 3 kg -ot is képes emelni.

1. lépés: Anyagok és berendezések

Tricopter

• 3 kefe nélküli egyenáramú motor
• 3 Motor tengely
• 3 40A elektronikus sebességszabályozó
• 8x4 kompozit légcsavarok CCW
• Áramelosztó tábla
• Vezetékek és csatlakozók
• TGY-777 szervomotor
• Akkumulátor és akkumulátor csatlakozó
• 6x 6-32x1 "nyírócsavarok, anyák*
• 3M kettős zár*
• Cipzáras nyakkendők*

Robotpilóta

• Pixhawk Autopilot készlet
• GPS és külső iránytű
• 900 MHz telemetria

Biztonsági RC vezérlés

• Adó és vevő páros
• PPM kódoló

Hangvezérelt földi állomás

• Raspberry Pi Zero W készlet vagy Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot vagy bármely Amazon Echo termék

Eszközök és berendezések

• Forrasztóállomás
• 3d nyomtató
• Tű orrfogó*
• Csavarhúzók*
• Imbuszkulcs készlet*

* Helyi vaskereskedésben vásárolt

2. lépés: Tartalomszervezés

Mivel ez egy meglehetősen bonyolult és hosszú távú projekt, módot adok arra, hogy ezt az összeállítást három fő szakaszra szervezzem, amelyeket egyszerre lehet végrehajtani:

Hardver: A tricopter fizikai váza és meghajtó rendszere.

Autopilot: A repülésvezérlő kiszámítja a PWM jelet, hogy a 3 kefe nélküli motor és a szervomotor mindegyikét a felhasználó parancsának megfelelően biztosítsa.

Hangvezérlés: Ez lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy hangparancsokkal vezérelje a drónt, és a MAVLINK protokollon keresztül kommunikál a Pixhawk táblával.

3. lépés: Tricopter keret alkatrészek letöltése

A tricopter teljes keretét 3D -ben nyomtatják az Ultimaker 2+ -ra. A keret 5 fő alkotórészre van osztva, hogy illeszkedjen az Ultimaker 2+ építőlemezéhez, és megkönnyítse az egyes alkatrészek újranyomtatását és javítását abban az esetben, ha azok összeomlanak. Ők:

• 2 Első motorkarok (főkar.stl)
• 1 farokkar (farok-kar.stl)
• 1 Csatlakozóelem a farok és a két első motorkar között (farok-kar-alap.stl)
• 1 Hátsó motor tartó (motor-platform.stl)

4. lépés: A tricopter keret 3D nyomtatása

Nyomtassa ki ezeket az alkatrészeket legalább 50% -os kitöltéssel, és használjon vonalakat kitöltési mintaként. A héjvastagsághoz 0,7 mm falvastagságot és 0,75 mm felső/alsó vastagságot használok. Adja hozzá az építőlemez tapadását, és válassza ki a peremet 8 mm -nél. Ezt a keretet PLA műanyag szállal nyomtatták, de használhat ABS műanyag szálat, ha robusztusabb, de nehezebb tricoptert szeretne. Ezekkel a beállításokkal <20 órát vett igénybe az összes kinyomtatása.

Ha a pereme nem tapad a 3D nyomtató nyomtatási felületéhez, használjon ragasztópálcát, és ragasztja a szoknyát a nyomtatási felülethez. A nyomtatás végén távolítsa el az építőlemezt, mossa le a felesleges ragasztót, és törölje szárazra, mielőtt visszahelyezi a nyomtatóba.

5. lépés: Támaszok és karimák eltávolítása

A 3D nyomtatott alkatrészeket mindenhol támasztékokkal nyomtatják, és külső karimával, amelyet el kell távolítani az összeszerelés előtt.

A pereme egyetlen PLA réteg, és kézzel könnyen lehúzható az alkatrészről. A támaszokat viszont sokkal nehezebb eltávolítani. Ehhez szüksége lesz egy pár tűfogóra és egy laposfejű csavarhúzóra. Azoknál a támaszoknál, amelyek nem zárt terekben vannak, használja a tű orrfogóját a támaszok összezúzásához és lehúzásához. A lyukak belsejében vagy a zárt terekben, amelyeket tűfogóval nehéz elérni, vagy fúrjon át a lyukon, vagy laposfejű csavarhúzóval távolítsa el oldalról, majd húzza ki a tűfogóval. A támaszok eltávolításakor óvatosan bánjon a 3D nyomtatott alkatrésszel, mert az lepattanhat, ha túlságosan megfeszíti.

A támaszok eltávolítása után csiszolja le a durva felületeket, ahol korábban voltak, vagy hobbikéssel óvatosan faragja le a maradék támaszt. Használjon csiszoló- vagy csiszolószálat és dremelt a csavarfuratok kiegyenlítéséhez.

6. lépés: A tricopter keret összeszerelése

Az összeszereléshez hat csavarra (lehetőleg nyírócsavarra, 6-32 vagy vékonyabb, 1 hosszú) lesz szüksége a keret összefogásához.

Vegyük a 3D nyomtatott részeket, az úgynevezett fő-kar. STL és farok-kar-alap. STL. Ezek az alkatrészek kirakós játékként kapcsolódnak egymáshoz, a farok-kar-alap pedig a két főkar közepén van elhelyezve. Igazítsa a négy csavar furatát, majd helyezze be a csavarokat felülről. Ha az alkatrészek nem illeszkednek könnyen egymáshoz, ne erőltesse őket. Csiszolja a farok-kar-bázist, amíg nem.

Ezután csúsztassa a farokkart a farokkar-alap kiálló végére, amíg a csavarlyukak egy vonalba nem kerülnek. Ismét előfordulhat, hogy csiszolnia kell, mielőtt illeszkedik. Csavarja felülről.

A motorplatform összeszereléséhez először be kell helyezni a szervót a farokkar nyílásába, hátrafelé mutatva. A két vízszintes furatnak összhangban kell lennie a szervó csavarfurataival. Ha a súrlódási illeszkedés nem elegendő, akkor ezeket a lyukakon keresztül a helyére csavarozhatja. Ezután tegye a vezérlő kürtöt a szervóra, de ne csavarja be. Ez pillanatok alatt megtörténik.

Csúsztassa a motorplatform tengelyét a farokkar legvégén lévő lyukba, a másik oldalon pedig a kürt fölé. A kürtnek szépen be kell illeszkednie a peron betétjébe. Végül helyezze át a kürtcsavart mind a platform lyukán, mind a kürtön, a fenti képen látható módon.

7. lépés: A motorok beszerelése

A kefe nélküli motorok nem tartoznak előre a propellertengelyekkel és a rögzítő keresztlemezzel, ezért először csavarja be azokat. Ezután csavarozza fel őket a motorplatformra és a tricopter fő karjaira a mellékelt csavarok vagy az M3 gépcsavarok és anyák segítségével. Ebben a lépésben rögzítheti a légcsavarokat, hogy biztosítsa a szabadságot és csodálja a keze munkáját, de távolítsa el őket a repülés előtti tesztelés előtt.

8. lépés: Az autopilot kártya bekötése

Csatlakoztassa az érzékelőket a Pixhawk Autopilot kártyához a fenti ábra szerint. Ezeket a címkék magukban az autopilot táblában is megcímkézik, és meglehetősen egyszerű csatlakoztatni, azaz a zümmögő csatlakozik a Buzzer porthoz, a kapcsoló a kapcsoló porthoz, a tápegység modul a tápegység porthoz, és a telemetria a telem1 porthoz. A GPS és a külső iránytű két csatlakozót tartalmaz. Csatlakoztassa a több tűvel rendelkezőt a GPS -porthoz, a kisebbet pedig az I2C -hez.

Ezek a DF13 csatlakozók, amelyek a Pixhawk Autopilot Boardba kerülnek, nagyon törékenyek, ezért ne húzza a vezetékeket, hanem nyomja és húzza közvetlenül a műanyag burkolatot.

9. lépés: A rádiókommunikációs rendszer bekötése

A rádióvezérlő kommunikációs rendszert biztonsági mentésként használják a quadcopter vezérlésére, ha a földi állomás vagy az Alexa meghibásodik vagy más parancsot hibázik.

Csatlakoztassa a PPM kódolót a rádióvevőhöz a fenti képen látható módon. Mind a PPM kódoló, mind a vevő címkével van ellátva, ezért csatlakoztassa az S1 -et az S6 -hoz a vevő 1-6 jeljelző tüskéihez. Az S1 föld- és feszültségvezetékekkel is rendelkezik, amelyek a vevőt a PPM kódolón keresztül táplálják.

10. lépés: Az áramelosztó panel forrasztása

Az PDB beveszi a 11,1 V és 125 A feszültségű és áramú lítium -polimer (LiPo) akkumulátor bemenetét, és elosztja azt a három ESC -nek, és táplálja a Pixhawk Autopilot kártyát a tápegység modulon keresztül.

Ez a tápegység egy korábbi projektből származik, amelyet egy barátjával közösen készítettek.

Mielőtt a huzalokat forrasztaná, vágja le a zsugorodást, hogy mindegyik vezetékhez illeszkedjen, így később felcsúsztatható a szabad forrasztott végére, hogy megakadályozza a rövidzárlatot. A férfi XT90 csatlakozó forrasztása először a PDB párnákhoz vezet, majd a 16 AWG vezeték az ESC -hez, majd az XT60 csatlakozók ezekhez a vezetékekhez.

A vezetékek forrasztásához a PDB párnákhoz függőlegesen kell forrasztani, hogy a hőzsugorodás átférjen és szigetelje a csatlakozókat. Úgy találtam, hogy a legegyszerűbb a segítő kezekkel a vezetékeket függőlegesen tartani (különösen a nagy XT90 kábelt), és az asztalra támasztott PDB tetejére tenni. Ezután forrasztja a vezetéket az PDB pad körül. Ezután csúsztassa le a hőzsugort, és melegítse fel, hogy szigetelje az áramkört. Ismételje meg ezt a többi ESC vezetéknél is. Az XT60 forrasztásához kövesse az előző lépést arról, hogyan cserélték le az ESC akkumulátor kivezetését XT60 -ra.

11. lépés: A motorok és az elektronikus sebességszabályozók bekötése

Mivel kefe nélküli egyenáramú motorokat használunk, három vezetékkel érkeznek, amelyek az elektronikus fordulatszám -szabályozó (ESC) három vezetékes csatlakozójához csatlakoznak. A kábelcsatlakozás sorrendje ebben a lépésben nem számít. Ezt ellenőrizzük, amikor először bekapcsoljuk a tricoptert.

Mindhárom motor forgását az óramutató járásával ellentétes irányba kell fordítani. Ha egy motor nem forog az óramutató járásával ellentétes irányba, akkor kapcsolja be a három vezeték bármelyikét az ESC és a motor között, hogy megfordítsa a forgást.

Csatlakoztassa az összes ESC -t az áramelosztó panelhez, hogy mindegyikhez áramot biztosítson. Ezután csatlakoztassa a jobb első ESC -t a pixhawk fő kimenetéhez 1. Csatlakoztassa a bal első ESC -t a pixhawk fő kimenetéhez 2, a szervót a 7 -es fő kimenethez, a fennmaradó ESC pedig a 4 -es kimenethez.

12. lépés: Az Autopilot Firmware beállítása

A tricopter -konstrukcióhoz választott firmware az Ardupilot Arducopter és Tricopter konfiguráció. Kövesse a varázsló lépéseit, és válassza ki a tricopter konfigurációt a firmware -ben.

13. lépés: A belső érzékelők kalibrálása

Második hely a Voice Activated Challenge -ben