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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Ovo je potpuno 3D štampani trokopirni dron kojim se može upravljati i upravljati glasovnom kontrolom pomoću Amazonove Alexa preko zemaljske stanice koju kontroliše Raspberry Pi. Ovaj glasovno upravljani 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 sisteme autopilota koji se uglavnom koriste u istraživačkoj ili naprednoj industriji bespilotnih letjelica. Ovaj sistem autopilota je sposoban za širok izbor načina letenja, uključujući praćenje, navigaciju putem odredišta i vođeni let.

Amazonova Alexa će koristiti način vođenog leta. On će obraditi glasovne komande 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

Tricopter

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

Autopilot

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

Sigurnost RC kontrola

• Par odašiljača i prijemnika
• PPM koder

Zemaljska stanica sa 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 štampač
• Klešta za igle za nos*
• Odvijači*
• Set imbus ključeva*

* Kupljeno u lokalnoj trgovini hardvera

Korak 2: Organizacija sadržaja

Budući da je ovo prilično složen i dugoročan projekt, nudim način organiziranja ove gradnje u tri glavne sekcije koje se mogu izvoditi istovremeno:

Hardver: Fizički okvir i pogonski sistem trikoptera.

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

Glasovna kontrola: Ovo omogućava korisniku da upravlja dronom pomoću glasovnih komandi i komunicira putem MAVLINK protokola sa 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 štampanje i popravak određenih dijelova u slučaju da se oštete u sudaru. Oni su:

• 2 Prednje ruke motora (main-arm.stl)
• 1 Repna ruka (tail-arm.stl)
• 1 Spojni komad između repnog am-a i dva prednja kraka motora (tail-arm-base.stl)
• 1 Nosač zadnjeg motora (motor-platform.stl)

Korak 4: 3D štampanje okvira trikoptera

Odštampajte ove dijelove sa najmanje 50% ispune i koristite linije kao uzorak ispune. Za debljinu ljuske koristim debljinu zida 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 štampan 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 odštampa.

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

Korak 5: Uklanjanje oslonaca i oboda

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

Obod je jednoslojni PLA i može se lako ručno odlijepiti od 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 nosače unutar rupa ili zatvorene prostore do kojih je teško doći kliještima s iglastim nosem, izbušite rupu ili pomoću odvijača s ravnom glavom odvijte je sa strane, a zatim je izvucite kliještima. Prilikom uklanjanja nosača budite nježni s 3D ispisanim dijelom jer se može odcijepiti 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 smicanja, 6-32 ili tanje, 1 dugačke) da biste pričvrstili okvir zajedno.

Uzmite 3D štampane dijelove koji se zovu main-arm. STL i tail-arm-base. STL. Ove se komponente međusobno spajaju poput slagalice, pri čemu je podnožje repne ruke stisnuto u sredini dva glavna kraka. 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 trenje 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. Konačno, vijak trube provucite kroz rupu na platformi i trubu kao što je prikazano na gornjoj slici.

Korak 7: Instaliranje motora

Motori bez četkica neće se isporučivati s osovinama propelera i montažnim poprečnim pločama, 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 slobodan prostor i divili se vašim 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 povezuje sa priključkom zujalice, prekidač se povezuje s priključkom za prekidač, modul za napajanje se priključuje na priključak modula za napajanje, a telemetrija se povezuje na priključak telem1. GPS i vanjski kompas će imati dva seta konektora. Povežite onu s više pinova na GPS priključak, a manju na I2C.

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

Korak 9: Ožičenje radio komunikacijskog sistema

Komunikacijski sistem radijskog upravljanja će se koristiti kao sigurnosna sigurnosna kopija za upravljanje četvorokontrolerom u slučaju kvara zemaljske stanice ili Alexa ili pogreške naredbe za drugu.

Povežite PPM koder sa radio prijemnikom kao što je prikazano na gornjoj slici. I PPM koder i prijemnik su označeni, pa 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 prijemnik preko PPM kodera.

Korak 10: Lemljenje razvodne ploče

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

Ovaj modul za napajanje je ponovno korišten iz prethodnog projekta napravljenog u saradnji sa prijateljem.

Prije lemljenja žica, odrežite termoskupljalac kako bi odgovarao svakoj žici, tako da se kasnije može skliznuti na izloženi lemljeni kraj kako bi se spriječio kratki spoj. Lemite muški XT90 konektor prvo na PDB jastučiće, zatim 16 AWG žica na ESC -ove, a zatim XT60 konektore 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 (posebno 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 ovo za ostale ESC žice. Za lemljenje XT60, slijedite prethodni korak o tome kako je terminal ESC baterije zamijenjen sa XT60s.

Korak 11: Ožičenje motora i elektroničkih regulatora brzine

Budući da koristimo istosmjerne motore bez četkica, oni će imati 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 kada prvi put uključimo trikopter.

Okretanje sva tri motora treba 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 ploču za distribuciju energije kako biste napajali svaku 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 izabran za ovu verziju trikoptera je Ardupilot -ov Arducopter sa konfiguracijom trikoptera. Slijedite korake u čarobnjaku i odaberite konfiguraciju trikoptera u firmveru.

Korak 13: Kalibracija unutrašnjih senzora

Drugoplasirani u izazovu s glasovnom aktivacijom