Hääljuhtimisega 3D trükitud trikopter: 23 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

See on täielikult 3D trükitud Tricopter droon, mida saab lennata ja juhtida hääljuhtimisega Amazoni Alexa abil Raspberry Pi juhitava maapealse jaama kaudu. Seda hääljuhtimisega trikopterit tuntakse ka kui Oliver the Tri.

Tricopteril, erinevalt Quadcopteri tavalisemast droonikonfiguratsioonist, on ainult 3 propellerit. Ühe väiksema juhtimisastme kompenseerimiseks kallutab ühte rootorit servomootor. Oliver Triil on Pixhawk Autopilot, täiustatud autopiloodisüsteemid, mida kasutatakse laialdaselt teadus- või arenenud droonitööstuses. See autopiloodi süsteem on võimeline mitmesugusteks lennurežiimideks, sealhulgas jälgimiseks, teekonnapunktide navigeerimiseks ja giidiga lendamiseks.

Amazoni Alexa kasutab juhitud lennurežiimi. See töötleb häälkäsklusi ja saadab need maapealsesse jaama, mis kaardistab need käsud MAVLinki (mikroõhusõidukite sideprotokoll) ja saadab need telemeetria abil Pixhawki.

See tricopter, ehkki väike, on võimas. See on umbes 30 cm pikk ja kaalub 1,2 kg, kuid meie rekvisiidi ja mootorikombinatsiooni abil võib see tõsta kuni 3 kg.

Samm: materjalid ja seadmed

Tricopter

• 3 harjadeta alalisvoolumootorit
• 3 Mootorivõllid
• 3 40A elektrooniline kiiruse regulaator
• 8x4 komposiit propellerid CCW
• Toitejaotusamet
• Juhtmed ja pistikud
• Servomootor TGY-777
• Aku ja aku pistik
• 6x 6-32x1 "nihkepoldid, mutrid*
• 3M topeltlukk*
• Lukuga lipsud*

Autopiloot

• Pixhawki autopiloodi komplekt
• GPS ja väline kompass
• 900MHz telemeetria

Ohutus RC juhtimine

• Saatja ja vastuvõtja paar
• PPM kodeerija

Hääljuhtimisega maapealne jaam

• Raspberry Pi Zero W komplekt või Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot või mis tahes Amazon Echo tooted

Seadmed ja tööriistad

• Jootmisjaam
• 3D printer
• Nõela nina tangid*
• Kruvikeerajad*
• Kuuskantvõtme komplekt*

* Ostetud kohalikust ehituspoest

2. samm: sisu korraldamine

Kuna tegemist on üsna keeruka ja pikaajalise projektiga, pakun ma viisi selle ehituse korraldamiseks kolme põhiosa kohta, mida võib teostada samaaegselt:

Riistvara: trikopteri füüsiline raam ja tõukejõusüsteem.

Autopiloot: lennujuht arvutab PWM -signaali, et anda kasutaja käsust vastavalt igale 3 harjadeta mootorile ja servomootorile.

Hääljuhtimine: see võimaldab kasutajal drooni häälkäskluste abil juhtida ja suhtleb MAVLINK -protokolli kaudu Pixhawki plaadiga.

3. samm: trikopteri raami osade allalaadimine

Kogu trikopteri raam on 3D -trükitud Ultimaker 2+ -le. Raam on jagatud viieks põhikomponendiks, et see sobiks kokku Ultimaker 2+ ehitusplaadiga ning hõlbustaks teatud osade kordustrükkimist ja parandamist juhuks, kui need õnnetuse korral kahjustada saavad. Nemad on:

• 2 mootori esiosa (põhivarre. Stl)
• 1 sabahoob (tail-arm.stl)
• 1 Ühendusosa saba am ja kahe eesmise mootorihoova vahel (saba-õla-alus.stl)
• 1 tagamootori kinnitus (mootor-platform.stl)

Samm: trikopteri raami 3D -printimine

Printige need osad vähemalt 50% täidisega ja kasutage täitemustrina jooni. Kesta paksuse jaoks kasutan seinapaksust 0,7 mm ja ülemist/alumist paksust 0,75 mm. Lisage ehitusplaadi adhesioon ja valige äär 8 mm. See raam trükiti PLA plastikust hõõgniidiga, kuid võite kasutada ABS -plastikust hõõgniiti, kui eelistate tugevamat, kuid raskemat trikopterit. Nende sätetega kulus selle printimiseks <20 tundi.

Kui serv ei jää 3D -printeri trükipinnale kinni, kasutage liimipulka ja liimige seelik trükipinna külge. Prindi lõpus eemaldage ehitusplaat, peske liigne liim maha ja pühkige see enne printerisse tagasi panemist kuivaks.

Samm 5: Toetuste ja serva eemaldamine

3D -prinditud osad trükitakse kõikjal tugedega ja välimise äärega, mis tuleb enne kokkupanekut eemaldada.

Ääris on ühekihiline PLA ja seda saab osalt kergesti käsitsi maha koorida. Teisest küljest on toed palju raskem eemaldada. Selleks vajate paari nõelatangid ja lameda peaga kruvikeerajat. Toe puhul, mis ei asu suletud ruumides, kasutage nõelte ninatangidega tugede purustamiseks ja eemaldamiseks. Aukude sees olevate tugede või kinniste ruumide jaoks, mida nõelatangidega on raske juurde pääseda, puurige auk läbi või kasutage lameda kruvikeerajaga selle küljelt eemaldamiseks, seejärel tõmmake see nõelatangidega välja. Kui eemaldate toed, olge 3D -prinditud osaga ettevaatlik, kuna see võib liiga tugeva stressi korral ära klõpsata.

Kui toed on eemaldatud, lihvige krobelised pinnad, kus toed varem olid, või nikerdage ülejäänud tugi hobi noaga ettevaatlikult. Kruvide aukude silumiseks kasutage lihvimis- või lihvimisotsikut ja dremelit.

6. samm: trikopteri raami kokkupanek

Kokkupanemiseks vajate raami kokku kinnitamiseks kuut polti (eelistatavalt nihkepoldid, 6-32 või õhemad, 1 tolli).

Võtke 3D-prinditud osad, mida nimetatakse põhivarreks. STL ja saba-käe alus. STL. Need komponendid haakuvad omavahel kokku nagu mosaiikmõistatus, kusjuures saba-käepõhi on asetatud kahe põhivarre keskele. Joondage neli kruviava ja seejärel sisestage poldid ülevalt. Kui osad ei sobi kergesti kokku, ärge neid sundige. Lihvige saba-käe-alust, kuni nad seda teevad.

Seejärel libistage sabahoob saba-õla aluse väljaulatuvale otsale, kuni kruviavad on joondatud. Jällegi peate võib -olla lihvima, enne kui see sobib. Kinnitage see ülevalt.

Mootoriplatvormi kokkupanekuks peate esmalt sisestama servo tagumisse ossa olevasse avasse. Kaks horisontaalset auku peaksid joonduma servo kruviavadega. Kui hõõrdetugevus ei ole piisav, saate selle nende aukude kaudu oma kohale kinnitada. Seejärel asetage kontrollservo servole, kuid ärge keerake seda sisse. See tuleb hetkega.

Libistage mootoriplatvormi telg sabaosa lõpus ja teisele poole sarve. Sarv peaks ilusti sobima platvormi sisendisse. Lõpuks pange sarvekruvi läbi nii platvormi augu kui ka sarve, nagu on näidatud ülaltoodud pildil.

Samm: mootorite paigaldamine

Harjadeta mootorid ei kuulu propelleri telgede ja kinnitusplaatide külge, seega keerake need esmalt kinni. Järgmisena kinnitage need mootoriplatvormile ja trikopteri põhivarre külge, kasutades kas kaasasolevaid kruvisid või M3 masinakruvisid ja mutreid. Sellel etapil saate kinnitada propellerid, et tagada kliirens ja imetleda oma kätetööd, kuid eemaldage need enne lennueelset katsetamist.

Samm 8: Autopiloodi plaadi ühendamine

Ühendage andurid Pixhawki autopiloodi plaadiga, nagu ülaltoodud skeemil näidatud. Need on märgistatud ka autopiloodi plaadil ja neid on üsna lihtne ühendada, st sumin ühendub Buzzeri pordiga, lüliti ühendub lüliti pordiga, toite moodul ühendub toite mooduli pordiga ja telemeetria ühendatakse telem1 pordiga. GPS -il ja välisel kompassil on kaks pistikute komplekti. Ühendage see, millel on rohkem tihvte, GPS -pordiga ja väiksem - I2C -ga.

Need Pixhawki autopiloodi pardal olevad DF13 pistikud on väga habras, nii et ärge tõmmake juhtmeid, vaid lükake ja tõmmake otse plastkorpust.

Samm: raadiosidesüsteemi ühendamine

Raadiojuhtimisside süsteemi kasutatakse ohutusvarukoopiana, et juhtida kvadrokopterit juhuks, kui maapealne jaam või Alexa mõne teise käsu korral rikkeid või vigu tekitab.

Ühendage PPM -kodeerija raadiovastuvõtjaga, nagu on näidatud ülaltoodud pildil. Nii PPM -kodeerija kui ka vastuvõtja on märgistatud, nii et ühendage S1 kuni S6 oma vastuvõtja signaalipistikutega 1 kuni 6. S1 -l on ka maa- ja pingejuhtmed, mis toidavad vastuvõtjat PPM -kodeerija kaudu.

10. samm: toitejaotusplaadi jootmine

Esialgne eelarveprojekt võtab vastu liitiumpolümeeriaku (LiPo) aku, mille pinge ja vool on 11,1 V ja 125 A, ning jagab selle kolmele ESC -le ja toidab Pixhawki autopiloodi plaati toite mooduli kaudu.

Seda võimsusmoodulit kasutati uuesti eelmisest projektist, mis valmis koostöös sõbraga.

Enne juhtmete jootmist lõigake kuumuse kokkutõmbumine nii, et see sobiks igale juhtmele, nii et seda saab hiljem libistada avatud joodetud otsa, et vältida lühist. Jootke isane XT90 -pistik kõigepealt PDB -plaatide juurde, seejärel 16 AWG -juhet ESC -de juurde, seejärel XT60 -pistikud nende juhtmete külge.

Juhtmete jootmiseks PDB padjadele peate jootma selle püsti, nii et termokahane mahub läbi ja klemmid isoleeritakse. Leidsin, et kõige lihtsam on abikäsi kasutades juhtmeid püsti hoida (eriti suurt XT90 kaablit) ja asetada see lauale toetuva esialgse eelarveprojekti peale. Seejärel jootke traat ümber esialgse eelarveprojekti padja. Seejärel libistage termokahane alla ja soojendage seda vooluahela isoleerimiseks. Korrake seda ülejäänud ESC juhtmete puhul. XT60 jootmiseks järgige eelmist sammu, kuidas ESC aku klemm asendati XT60 -ga.

Samm: mootorite ja elektrooniliste kiirusregulaatorite ühendamine

Kuna kasutame harjadeta alalisvoolumootoreid, on need varustatud kolme juhtmega, mis ühendatakse elektroonilise kiiruse regulaatori (ESC) kolme juhtmega klemmiga. Kaabliühenduse järjekord ei ole selle sammu jaoks oluline. Seda kontrollime trikopteri esmakordsel sisselülitamisel.

Kõigi kolme mootori pöörlemine peaks toimuma vastupäeva. Kui mootor ei pöörle vastupäeva, lülitage pöörlemise tagasipööramiseks ESC ja mootori vahel kaks juhtmest.

Ühendage kõik ESC -d voolujaotusplaadiga, et anda voolu igale neist. Seejärel ühendage parempoolne ESC esikaabli põhiväljundiga 1. Ühendage vasak vasak ESC pikslihavi põhiväljundiga 2, servo põhiväljundiga 7 ja ülejäänud saba ESC põhiväljundiga 4.

12. samm. Autopiloodi püsivara seadistamine

Selle tricopteri ehitamiseks valitud püsivara on Ardupiloti Arducopter koos trikopteri konfiguratsiooniga. Järgige viisardi juhiseid ja valige püsivaras trikopteri konfiguratsioon.

Samm 13: Sisemiste andurite kalibreerimine

Hääleaktiveeritud väljakutse teine koht