Balss vadīts 3D drukāts trikopters: 23 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šis ir pilnībā 3D drukāts Tricopter drons, kuru var lidot un vadīt ar balss vadību, izmantojot Amazon Alexa, izmantojot zemes staciju, ko kontrolē Raspberry Pi. Šis balss vadītais trikopters ir pazīstams arī kā Olivers Tri.

Tricopter atšķirībā no biežāk sastopamā Quadcopter drone konfigurācijas ir tikai 3 dzenskrūves. Lai kompensētu vienu kontroles pakāpi, vienu no rotoriem sasver servomotors. Oliver Tri piedāvā Pixhawk autopilotu - uzlabotas autopilota sistēmas, ko lielākoties izmanto pētniecībā vai modernu dronu nozarē. Šī autopilota sistēma spēj izmantot dažādus lidojuma režīmus, tostarp sekošanu, orientēšanās navigāciju un lidojumu ar vadību.

Amazon Alexa izmantos vadīto lidojuma režīmu. Tā apstrādās balss komandas un nosūtīs tās uz zemes staciju, kas šīs komandas kartē uz MAVLink (Micro Air Vehicle Communication Protocol) un nosūta tās uz Pixhawk, izmantojot telemetriju.

Šis tricopters, lai arī mazs, ir spēcīgs. Tas ir aptuveni 30 cm garš un sver 1,2 kg, bet ar mūsu balsta un motora kombināciju tas var pacelt līdz 3 kg.

1. darbība: materiāli un aprīkojums

Tricopter

• 3 bezsuku līdzstrāvas motori
• 3 motora vārpstas
• 3 40A elektroniskais ātruma regulators
• 8x4 kompozītie dzenskrūves CCW
• Strāvas sadales padome
• Vadi un savienotāji
• Servomotors TGY-777
• Akumulators un akumulatora savienotājs
• 6x 6-32x1 "bīdes skrūves, uzgriežņi*
• 3M dubultā slēdzene*
• Zip kaklasaites*

Autopilots

• Pixhawk autopilota komplekts
• GPS un ārējais kompass
• 900MHz telemetrija

Drošības RC vadība

• Raidītāja un uztvērēja pāris
• PPM kodētājs

Balss vadāma zemes stacija

• Raspberry Pi Zero W komplekts vai Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot vai jebkuri Amazon Echo produkti

Iekārtas un instrumenti

• Lodēšanas stacija
• 3D printeris
• Adatu deguna knaibles*
• Skrūvgrieži*
• Sešstūra atslēgu komplekts*

* Pirkts no vietējā datortehnikas veikala

2. darbība: satura organizēšana

Tā kā šis ir diezgan sarežģīts un ilgtermiņa projekts, es piedāvāju veidu, kā organizēt šo būvi trīs galvenajās sadaļās, kuras var veikt vienlaikus:

Aparatūra: tricoptera fiziskais rāmis un vilces sistēma.

Autopilots: lidojuma kontrolieris aprēķina PWM signālu, lai atbilstoši lietotāja komandai nodrošinātu katru no 3 motoriem bez birstēm un servomotoru.

Balss vadība: tas ļauj lietotājam vadīt dronu, izmantojot balss komandas, un ar MAVLINK protokolu sazinās ar Pixhawk tāfeli.

3. darbība. Tricopter rāmja daļu lejupielāde

Viss trikoptera rāmis ir 3D drukāts uz Ultimaker 2+. Rāmis ir sadalīts 5 galvenajās sastāvdaļās, lai tas atbilstu Ultimaker 2+ konstrukcijas plāksnei un atvieglotu atsevišķu detaļu atkārtotu drukāšanu un remontu, ja tās avārijas gadījumā tiek bojātas. Viņi ir:

• 2 priekšējās motora sviras (galvenā roka.stl)
• 1 astes roka (tail-arm.stl)
• 1 Savienojošais gabals starp astes am un abām priekšējām motora svirām (astes-rokas pamatne. Stl)
• 1 aizmugures motora stiprinājums (motor-platform.stl)

4. darbība. Tricopter rāmja 3D drukāšana

Izdrukājiet šīs detaļas ar vismaz 50% aizpildījumu un izmantojiet līnijas kā aizpildījuma rakstu. Korpusa biezumam es izmantoju sienas biezumu 0,7 mm un augšējo/apakšējo biezumu 0,75 mm. Pievienojiet konstrukcijas plāksnes saķeri un izvēlieties malas pie 8 mm. Šis rāmis tika iespiests ar PLA plastmasas kvēldiegu, taču, ja vēlaties izturīgāku, bet smagāku tricopteru, varat izmantot ABS plastmasas pavedienu. Izmantojot šos iestatījumus, visa izdrukāšana prasīja <20 stundas.

Ja mala nelīp pie 3D printera drukas virsmas, izmantojiet līmes nūju un pielīmējiet svārkus pie drukas virsmas. Drukāšanas beigās noņemiet uzlikas plāksni, nomazgājiet lieko līmi un noslaukiet to, pirms ievietojat to atpakaļ printerī.

5. darbība: balstu un malu noņemšana

3D drukātās detaļas tiks drukātas ar balstiem visur un ar ārējo malu, kas pirms montāžas ir jānoņem.

Mala ir viens PLA slānis, un to var viegli noņemt no daļas ar rokām. No otras puses, balstus ir daudz grūtāk noņemt. Šim nolūkam jums būs nepieciešams adatas knaibles un plakans skrūvgriezis. Atbalstam, kas neatrodas slēgtās telpās, izmantojiet adatas knaibles, lai saspiestu balstus un noņemtu to. Atbalstiem caurumu iekšpusē vai slēgtās telpās, kas ir grūti sasniedzami ar adatas knaibles, vai nu urbiet caurumu, vai izmantojiet plakanu skrūvgriezi, lai to izvilktu no sāniem, un pēc tam izvelciet to ar adatas knaibles. Noņemot balstus, esiet saudzīgs pret 3D drukāto daļu, jo tā var nokrist, ja to pārāk sasprindzināt.

Kad balsti ir noņemti, noslīpējiet raupjās virsmas, kur tie agrāk atradās, vai rūpīgi izgrieziet atlikušo balstu ar hobija nazi. Lai izlīdzinātu skrūvju caurumus, izmantojiet slīpēšanas vai slīpēšanas uzgali un dremeli.

6. darbība: trikoptera rāmja salikšana

Montāžai jums būs nepieciešamas sešas skrūves (vēlams bīdes skrūves, 6-32 vai plānākas, 1 garas), lai rāmi nostiprinātu kopā.

Paņemiet 3D drukātās daļas, ko sauc par galveno roku. STL un astes-rokas pamatni. STL. Šīs sastāvdaļas savstarpēji savienojas kā puzle, un astes-rokas pamatne ir ievietota abu galveno roku vidū. Izlīdziniet četrus skrūvju caurumus un pēc tam ievietojiet skrūves no augšas. Ja detaļas nav viegli savienojamas kopā, nepiespiediet tās. Slīpējiet astes-rokas pamatni, līdz tie kļūst.

Pēc tam pabīdiet astes rokturi uz astes rokas pamatnes izvirzītā gala, līdz izlīdzinās skrūvju caurumi. Atkal jums var būt nepieciešams slīpēt, pirms tas iederas. Pieskrūvējiet to no augšas.

Lai saliktu motora platformu, vispirms jāievieš servopārvads astes rokas atverē, norādot atpakaļ. Abiem horizontālajiem caurumiem jāatbilst servo skrūvju caurumiem. Ja berzes stiprinājums nav pietiekams, caur šiem caurumiem varat to pieskrūvēt vietā. Tad uzlieciet vadības ragu uz servo, bet neieskrūvējiet to. Tas notiek pēc brīža.

Iebīdiet motora platformas asi caurumā astes gala pašā galā un otru pusi virs raga. Ragam vajadzētu labi iekļauties platformas ieliktnī. Visbeidzot, izvelciet raga skrūvi gan caur platformas atveri, gan ragu, kā parādīts attēlā iepriekš.

7. solis: Motoru uzstādīšana

Motori bez sukām nebūs aprīkoti ar dzenskrūves asīm un stiprinājuma šķērsplāksni, kas iepriekš piestiprinātas, tāpēc vispirms ieskrūvējiet tās. Pēc tam pieskrūvējiet tos pie motora platformas un trikoptera galvenajām rokturiem, izmantojot komplektā iekļautās skrūves vai M3 mašīnas skrūves un uzgriežņus. Šajā solī varat piestiprināt dzenskrūves, lai nodrošinātu klīrensu un apbrīnotu jūsu roku darbu, taču noņemiet tās pirms pārbaudes pirms lidojuma.

8. solis: Autopilota plates pieslēgšana

Savienojiet sensorus ar Pixhawk autopilota plati, kā parādīts iepriekš redzamajā diagrammā. Tie ir arī apzīmēti pašā autopilota panelī, un to ir diezgan vienkārši savienot, t.i., skaņas signāls savienojas ar Buzzer portu, slēdzis savienojas ar slēdža portu, barošanas modulis savienojas ar barošanas moduļa portu un telemetrija savienojas ar telem1 portu. GPS un ārējam kompasam būs divi savienotāju komplekti. Pievienojiet vienu ar vairākām tapām GPS portam, bet mazāko - I2C.

Šie DF13 savienotāji, kas nonāk Pixhawk autopilota panelī, ir ļoti trausli, tāpēc nevelciet vadus, bet spiediet un velciet tieši uz plastmasas korpusa.

9. solis: radiosakaru sistēmas savienošana

Radio vadības sakaru sistēma tiks izmantota kā drošības rezerves kopija, lai kontrolētu kvadrokopteru gadījumā, ja zemes stacija vai Alexa nedarbojas vai kļūdās citā komandā.

Pievienojiet PPM kodētāju radio uztvērējam, kā parādīts attēlā. Gan PPM kodētājs, gan uztvērējs ir marķēti, tāpēc pievienojiet S1 līdz S6 uztvērēja signāla tapām no 1 līdz 6. S1 būs arī zemējuma un sprieguma vadi, kas baros uztvērēju caur PPM kodētāju.

10. solis: strāvas sadales paneļa lodēšana

PBP uzņems ievadi no litija polimēru (LiPo) akumulatora ar spriegumu un strāvu 11,1 V un 125 A, un izplatīs to trīs ESC un darbinās Pixhawk Autopilota plati caur barošanas moduli.

Šis barošanas modulis tika atkārtoti izmantots no iepriekšējā projekta, kas tika veikts sadarbībā ar draugu.

Pirms vadu lodēšanas nogrieziet siltuma sarukumu, lai tas atbilstu katram vadam, lai to vēlāk varētu paslīdēt uz atklātā lodētā gala, lai novērstu īssavienojumu. Lodēt vīrieša XT90 savienotāju vispirms noved pie PDB spilventiņiem, pēc tam 16 AWG vadus uz ESC, kam seko XT60 savienotāji uz šiem vadiem.

Lai pielodētu vadus uz PBP spilventiņiem, jums tas ir jālodē vertikāli, lai siltuma sarukums varētu iziet cauri un izolēt spailes. Man šķita, ka visvieglāk ir izmantot palīdzīgās rokas, lai turētu vadus vertikāli (īpaši lielo XT90 kabeli) un novietotu to virs PBP, kas atrodas uz galda. Pēc tam lodējiet vadu ap PBP spilventiņu. Pēc tam bīdiet siltuma sarukumu uz leju un sildiet to, lai izolētu shēmu. Atkārtojiet to pārējiem ESC vadiem. Lai lodētu XT60, izpildiet iepriekšējo soli par to, kā ESC akumulatora terminālis tika aizstāts ar XT60.

11. solis: Motoru un elektronisko ātruma regulatoru vadu savienošana

Tā kā mēs izmantojam bezsuku līdzstrāvas motorus, tiem būs trīs vadi, kas tiks savienoti ar elektroniskā ātruma regulatora (ESC) trīs vadu spailēm. Kabeļa savienojuma secībai šajā solī nav nozīmes. Mēs to pārbaudīsim, kad pirmo reizi ieslēgsim trikopteri.

Visu trīs motoru rotācijai jābūt pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Ja motors negriežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam, pārslēdziet divus no trim vadiem starp ESC un motoru, lai mainītu rotāciju.

Pievienojiet visus ESC strāvas sadales panelim, lai nodrošinātu strāvas padevi katram no tiem. Pēc tam savienojiet priekšējo labo ESC ar pixhawk galveno izeju 1. Savienojiet kreiso priekšējo ESC ar pixhawk galveno izeju 2, servo ar galveno izeju 7 un atlikušo astes ESC ar galveno izeju 4.

12. darbība. Autopilota programmaparatūras iestatīšana

Šai trikoptera būvei izvēlēta programmaparatūra ir Ardupilot Arducopter ar trikoptera konfigurāciju. Izpildiet vednī norādītās darbības un programmaparatūrā izvēlieties tricoptera konfigurāciju.

13. darbība. Iekšējo sensoru kalibrēšana

Otrā vieta balss aktivizētajā izaicinājumā