Tricopter 3D Bercetak Suara: 23 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Ini adalah drone Tricopter cetak 3D sepenuhnya yang dapat diterbangkan dan dikendalikan dengan kawalan suara menggunakan Alexa Amazon melalui stesen darat yang dikendalikan oleh Raspberry Pi. Helikopter Terkawal Suara ini juga dikenali sebagai Oliver the Tri.

Tricopter tidak seperti konfigurasi drone Quadcopter yang lebih biasa hanya mempunyai 3 baling-baling. Untuk menampung satu tahap kawalan yang lebih rendah, salah satu rotor dimiringkan oleh motor servo. Oliver the Tri menampilkan Pixhawk Autopilot, sistem autopilot canggih yang banyak digunakan dalam penyelidikan atau industri drone maju. Sistem autopilot ini mampu melakukan pelbagai mod penerbangan termasuk follow-me, navigasi titik arah, dan penerbangan berpandu.

Alexa Amazon akan menggunakan mod penerbangan berpandu. Ia akan memproses perintah suara dan mengirimkannya ke stesen darat, yang memetakan perintah ini ke MAVLink (Micro Air Vehicle Communication Protocol) dan mengirimkannya ke Pixhawk melalui telemetri.

Trikopter ini walaupun kecil sangat kuat. Beratnya sekitar 30cm dan berat 1.2 kg tetapi dengan alat penyokong dan motor kita boleh mengangkat hingga 3 kg.

Langkah 1: Bahan dan Peralatan

Kapal terbang

• 3 Motor DC Brushless
• 3 Poros Motor
• 3 40A Pengawal Kelajuan Elektronik
• Baling-baling Komposit CCW 8x4
• Lembaga Pengagihan Kuasa
• Wayar dan Penyambung
• Motor Servo TGY-777
• Penyambung Bateri dan Bateri
• 6x 6-32x1 "Baut Ricih, Mur *
• Kunci Dual 3M *
• Ikatan zip *

Autopilot

• Kit Autopilot Pixhawk
• GPS dan Kompas Luaran
• Telemetri 900MHz

Kawalan RC Keselamatan

• Pasangan Pemancar dan Penerima
• Pengekod PPM

Stesen Tanah Yang Dikawal Suara

• Kit Raspberry Pi Zero W atau Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot atau sebarang Produk Echo Amazon

Peralatan dan Alat

• Stesen Pematerian
• Pencetak 3D
• Playar mata jarum*
• Pemutar skru *
• Set Kunci Allen *

* Dibeli dari kedai perkakasan tempatan

Langkah 2: Organisasi Kandungan

Oleh kerana ini adalah projek yang agak rumit dan jangka panjang, saya menyediakan cara untuk mengatur binaan ini kepada tiga bahagian utama yang mungkin dilakukan secara serentak:

Perkakasan: Rangka fizikal dan sistem pendorong trikter.

Autopilot: Pengawal penerbangan mengira isyarat PWM untuk menyediakan masing-masing dari 3 motor tanpa berus dan motor servo yang sesuai dari arahan pengguna.

Kawalan Suara: Ini membolehkan pengguna mengawal drone menggunakan perintah suara dan berkomunikasi melalui protokol MAVLINK ke papan Pixhawk.

Langkah 3: Memuat turun Bahagian Bingkai Tricopter

Keseluruhan kerangka tricopter dicetak 3D pada Ultimaker 2+. Bingkai dipisahkan menjadi 5 komponen utama agar sesuai dengan pelat bangunan Ultimaker 2+ dan untuk mempermudah mencetak semula dan memperbaiki bahagian tertentu sekiranya mereka mengalami kerusakan dalam kemalangan. Mereka adalah:

• 2 lengan motor depan (main-arm.stl)
• 1 lengan ekor (tail-arm.stl)
• 1 Bahagian penghubung antara ekor am dan kedua lengan motor depan (tail-arm-base.stl)
• 1 Pemasangan motor ekor (motor-platform.stl)

Langkah 4: Mencetak 3D Bingkai Tricopter

Cetak bahagian ini dengan sekurang-kurangnya 50% isi dan gunakan garis sebagai corak isi. Untuk ketebalan shell saya menggunakan ketebalan dinding 0.7mm dan ketebalan atas / bawah 0.75mm. Tambahkan lekatan plat binaan dan pilih lekapan pada 8mm. Bingkai ini dicetak dengan filamen plastik PLA, tetapi anda boleh menggunakan filamen plastik ABS jika anda lebih suka trikter yang lebih kuat tetapi lebih berat. Dengan tetapan ini, diperlukan <20 jam untuk mencetak semuanya.

Jika pinggiran tidak melekat pada permukaan pencetakan pencetak 3D, gunakan gam pelekat dan tempelkan skirt ke permukaan pencetakan. Pada akhir cetakan, keluarkan plat binaan, cuci lebihan gam, dan lap sehingga kering sebelum meletakkannya kembali ke dalam pencetak.

Langkah 5: Membuang Sokongan dan Penuh

Bahagian yang dicetak 3D akan dicetak dengan sokongan di mana-mana sahaja dan dengan penutup luar yang perlu dikeluarkan sebelum pemasangan.

Bahagian atas adalah lapisan tunggal PLA dan mudah dikupas dari bahagian dengan tangan. Sokongan di sisi lain, lebih sukar dikeluarkan. Untuk ini, anda memerlukan sepasang tang hidung jarum dan pemutar skru kepala rata. Untuk sokongan yang tidak berada di tempat tertutup, gunakan tang hidung jarum untuk menghancurkan sokongan dan menariknya. Untuk penyokong lubang di dalam atau ruang tertutup yang sukar dijangkau dengan tang hidung jarum, baik gerudi melalui lubang atau gunakan pemutar skru kepala rata untuk melepaskannya dari sisi, kemudian tarik keluar dengan tang hidung jarum. Semasa mengeluarkan sokongan, lembutlah dengan bahagian bercetak 3D kerana ia boleh terlepas jika anda terlalu menekannya.

Setelah penyokong dilepaskan, pasir permukaan kasar di mana penyokong dulu atau berhati-hati mengukir baki sokongan dengan pisau hobi. Gunakan bit pengamplasan atau pengisar dan dremel untuk melicinkan lubang skru.

Langkah 6: Memasang Kerangka Helikopter

Untuk pemasangan, anda memerlukan enam bolt (lebih baik bolt ricih, 6-32 atau lebih nipis, panjang 1 ) untuk mengikat bingkai bersama.

Ambil bahagian bercetak 3D yang disebut main-arm. STL dan tail-arm-base. STL. Komponen-komponen ini saling berkaitan seperti teka-teki jigsaw, dengan pangkal lengan ekor terjepit di tengah-tengah dua lengan utama. Sejajarkan empat lubang skru kemudian masukkan bolt dari atas. Sekiranya bahagiannya tidak dapat disatukan dengan mudah, jangan memaksanya. Pasangkan pangkal lengan-ekor sehingga mereka melakukannya.

Seterusnya, geser lengan ekor ke hujung hujung lengan bawah yang menonjol sehingga lubang skru sejajar. Sekali lagi, anda mungkin perlu pasir sebelum sesuai. Pasang dari atas.

Untuk memasang platform motor, anda perlu memasukkan servo terlebih dahulu ke dalam bukaan di lengan ekor, menunjuk ke belakang. Dua lubang mendatar harus sejajar dengan lubang skru pada servo. Sekiranya geseran tidak mencukupi, anda boleh memasukkannya melalui lubang ini. Kemudian letakkan tanduk kawalan ke servo tetapi jangan memasukkannya. Itu akan datang seketika.

Selipkan gandar platform motor ke dalam lubang di hujung lengan ekor dan sisi lain di atas tanduk. Tanduk harus dipasang dengan baik ke dalam sisipan di platform. Akhirnya, masukkan skru tanduk melalui kedua lubang di pelantar dan tanduk seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas.

Langkah 7: Memasang Motor

Motor tanpa berus tidak akan disertakan dengan gandar pendorong dan pelekap silang pelekap yang dipasang sebelumnya, jadi pasang yang pertama. Seterusnya anda pasangkannya ke platform motor dan lengan utama tricopter menggunakan skru yang disertakan atau skru mesin dan mur. Anda boleh memasang baling-baling pada langkah ini untuk memastikan pelepasan dan mengagumi hasil kerja anda, tetapi keluarkannya sebelum ujian pra-penerbangan.

Langkah 8: Pendawaian Papan Autopilot

Sambungkan sensor ke papan Autopilot Pixhawk seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. Ini juga dilabel di papan autopilot itu sendiri dan cukup mudah untuk disambungkan, iaitu buzzer menyambung ke port Buzzer, suis menyambung ke port suis, modul kuasa menyambung ke port modul kuasa, dan telemetri menyambung ke port telem1. GPS dan kompas luaran akan mempunyai dua set penyambung. Sambungkan yang satu dengan lebih banyak pin ke port GPS dan yang lebih kecil ke I2C.

Penyambung DF13 ini yang masuk ke Papan Autopilot Pixhawk sangat rapuh, jadi jangan tarik wayar, dan tekan dan tarik terus pada selongsong plastik.

Langkah 9: Pendawaian Sistem Komunikasi Radio

Sistem komunikasi kawalan radio akan digunakan sebagai sandaran keselamatan untuk mengendalikan quadcopter sekiranya stesen darat atau Alexa tidak berfungsi atau melakukan kesalahan perintah yang lain.

Sambungkan pengekod PPM ke penerima radio seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas. Pengekod dan penerima PPM dilabel, jadi sambungkan S1 ke S6 ke pin isyarat 1 hingga 6 penerima anda. S1 juga akan mempunyai kabel tanah dan voltan dengannya, yang akan memberi kuasa kepada penerima melalui pengekod PPM.

Langkah 10: Memateri Papan Pengagihan Kuasa

PDB akan mengambil input dari bateri Lithium Polymer (LiPo) dengan voltan dan arus 11.1V dan 125A, dan menyebarkannya ke tiga ESC dan memberi kuasa pada papan Autopilot Pixhawk melalui modul kuasa.

Modul kuasa ini digunakan semula dari projek sebelumnya yang dibuat dengan kerjasama rakan.

Sebelum, menyolder wayar, potong penyusutan panas agar sesuai dengan setiap wayar, sehingga dapat tergelincir ke hujung pematerian yang terdedah kemudian untuk mengelakkan arus pendek. Memateri penyambung XT90 lelaki ke pad PDB terlebih dahulu, kemudian wayar 16 AWG ke ESC, diikuti oleh penyambung XT60 ke wayar ini.

Untuk menyisipkan wayar ke pad PDB, anda perlu menyoldernya tegak sehingga pengecutan panas dapat masuk dan melindungi terminal. Saya merasa paling senang menggunakan tangan penolong untuk menahan wayar tegak (terutamanya kabel XT90 yang besar) dan meletakkannya di atas PDB yang terletak di atas meja. Kemudian pateri wayar di sekitar pad PDB. Kemudian, luncurkan haba yang mengecil dan panaskan untuk melindungi litar. Ulangi ini untuk sepanjang wayar ESC yang lain. Untuk menyolder XT60, ikuti langkah sebelumnya mengenai bagaimana terminal bateri ESC diganti dengan XT60.

Langkah 11: Pendawaian Motor dan Pengawal Kelajuan Elektronik

Oleh kerana kami menggunakan motor DC tanpa berus, mereka akan dilengkapi dengan tiga wayar yang akan menyambung ke terminal tiga wayar pengawal kelajuan elektronik (ESC). Urutan sambungan kabel tidak penting untuk langkah ini. Kami akan memeriksa ini semasa pertama kali menaiki trikter.

Putaran ketiga motor mesti berlawanan arah jam. Sekiranya motor tidak berputar berlawanan arah jarum jam, kemudian alihkan dua daripada tiga wayar antara ESC dan motor untuk membalikkan putaran.

Sambungkan semua ESC ke papan pengagihan kuasa untuk memberikan kuasa kepada masing-masing. Kemudian sambungkan ESC kanan depan ke keluar utama pixhawk 1. Sambungkan ESC kiri depan ke out keluar utama 2 pixhawk, servo ke out out 7, dan ESC ekor yang tersisa ke utama keluar 4.

Langkah 12: Menyiapkan Autopilot Firmware

Firmware yang dipilih untuk pembuatan trikopter ini adalah Arducopter Ardupilot dengan Konfigurasi Tricopter. Ikuti langkah-langkah dalam wizard dan pilih konfigurasi tricopter dalam firmware.

Langkah 13: Mengkalibrasi Sensor Dalaman

Naib Johan dalam Cabaran Diaktifkan Suara