Glasovno krmiljeni 3D tiskani trikotnik: 23 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

To je v celoti 3D natisnjen trikotniški brezpilotni letalnik, ki ga lahko upravljate in upravljate z glasovnim upravljanjem prek Amazonove Alexa preko zemeljske postaje pod nadzorom Raspberry Pi. Ta trikotnik z glasovnim krmiljenjem je znan tudi kot Oliver Tri.

Tricopter, za razliko od pogostejše konfiguracije brezpilotnih letal Quadcopter, ima samo 3 propelerje. Da bi nadomestili eno stopnjo manjše kontrole, enega od rotorjev nagne servo motor. Oliver Tri ima Pixhawk Autopilot, napredne sisteme avtopilota, ki se večinoma uporabljajo v raziskovalni ali napredni industriji brezpilotnih letal. Ta sistem avtopilota je sposoben najrazličnejših načinov letenja, vključno z spremljanjem, navigacijo po točki in vodenim letom.

Amazonova Alexa bo uporabljala način vodenega leta. Obdeloval bo glasovne ukaze in jih poslal na zemeljsko postajo, ki te ukaze preslika v MAVLink (komunikacijski protokol mikro letalskih vozil) in jih po telemetriji pošlje v Pixhawk.

Čeprav trikotnik, čeprav majhen, je močan. Dolga je približno 30 cm in tehta 1,2 kg, vendar z našo kombinacijo motorja in motorja lahko dvigne do 3 kg.

1. korak: Materiali in oprema

Trikotnik

• 3 brezkrtačni enosmerni motorji
• 3 gredi motorja
• 3 40A Elektronski krmilnik hitrosti
• 8x4 sestavljeni propelerji CCW
• Razdelilna plošča električne energije
• Žice in priključki
• Servo motor TGY-777
• Baterija in priključek za baterijo
• 6x 6-32x1 "strižni vijaki, matice*
• 3M dvojna ključavnica*
• Zip kravate*

Avtopilot

• Komplet avtopilota Pixhawk
• GPS in zunanji kompas
• 900MHz telemetrija

Varnostni nadzor RC

• Par oddajnik in sprejemnik
• Kodirnik PPM

Zemeljska postaja z glasovnim nadzorom

• Raspberry Pi Zero W komplet ali Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot ali kateri koli Amazon Echo izdelki

Oprema in orodja

• Spajkalna postaja
• 3D tiskalnik
• Klešče za igelni nos*
• Izvijači*
• Komplet imbus ključev*

* Kupljeno v lokalni trgovini s strojno opremo

2. korak: Organizacija vsebine

Ker je to precej zapleten in dolgotrajen projekt, ponujam način organiziranja te gradnje na tri glavne odseke, ki se lahko izvajajo hkrati:

Strojna oprema: Fizični okvir in pogonski sistem trikopterja.

Avtopilot: Krmilnik leta izračuna signal PWM tako, da vsakemu od treh brezkrtačnih motorjev in servo motorja v skladu z ukazom uporabnika zagotovi ustrezno.

Glasovni nadzor: to omogoča uporabniku, da z glasovnimi ukazi upravlja z dronom in prek protokola MAVLINK komunicira s ploščo Pixhawk.

3. korak: Prenos delov okvirja trikopterja

Celoten okvir trikotnika je 3D natisnjen na Ultimaker 2+. Okvir je ločen na 5 glavnih sestavnih delov, da se prilega gradbeni plošči Ultimaker 2+ in olajša ponovno tiskanje in popravilo določenih delov, če se poškodujejo v nesreči. So:

• 2 sprednji roki motorja (main-arm.stl)
• 1 Zadnja roka (tail-arm.stl)
• 1 Povezovalni kos med repom am in dvema sprednjima rokama motorja (repna roka-osnova.stl)
• 1 Nosilec zadnjega motorja (motor-platform.stl)

4. korak: 3D tiskanje okvirja trikotnika

Natisnite te dele z najmanj 50% polnilom in uporabite črte kot vzorec polnjenja. Za debelino lupine uporabljam debelino stene 0,7 mm in zgornjo/spodnjo debelino 0,75 mm. Dodajte oprijem gradbene plošče in izberite rob pri 8 mm. Ta okvir je bil natisnjen s plastično nitjo PLA, vendar lahko uporabite plastično nitko iz ABS, če imate raje bolj robusten, vendar težji trikotnik. S temi nastavitvami je trajalo <20 ur, da je bilo vse natisnjeno.

Če se rob ne lepi na tiskalno površino 3D tiskalnika, uporabite lepilno palico in krilo prilepite na tiskalno površino. Na koncu tiskanja odstranite gradbeno ploščo, sperite odvečno lepilo in ga obrišite do suhega, preden ga vrnete v tiskalnik.

5. korak: Odstranitev nosilcev in robov

3D natisnjeni deli bodo povsod natisnjeni s podporami in z zunanjim robom, ki ga je treba pred montažo odstraniti.

Robovi so enojni sloj PLA in jih je mogoče enostavno ročno odlepiti z dela. Nosilce pa je veliko težje odstraniti. Za to potrebujete par klešč za igelni nos in izvijač z ravno glavo. Za nosilce, ki niso v zaprtih prostorih, uporabite klešče za igelni nos, da zdrobite nosilce in jih izvlečete. Za nosilce v luknjah ali zaprtih prostorih, ki jih je težko doseči s kleščami z igelnim nosom, izvrtajte luknjo ali uporabite izvijač s plosko glavo, da ga odstranite s strani, nato pa ga izvlecite s kleščami za igelni nos. Pri odstranjevanju nosilcev bodite previdni s 3D -natisnjenim delom, saj se lahko odlepi, če ga preveč obremenjujete.

Ko odstranite nosilce, odsekajte hrapave površine, kjer so bili nosilci, ali pa preostalo oporo previdno izrežite z nožem za hobi. Za glajenje lukenj za vijake uporabite brusilni ali brusni nastavek in dremel.

6. korak: Sestavljanje okvirja trikotnika

Za montažo boste potrebovali šest vijakov (po možnosti strižni vijaki, 6-32 ali tanjši, dolgi 1 ), da pritrdite okvir skupaj.

Vzemite 3D natisnjene dele, imenovane main-arm. STL in tail-arm-base. STL. Te komponente se med seboj prepletajo kot sestavljanka, pri čemer je osnova repne roke pritrjena na sredini obeh glavnih ročic. Poravnajte štiri luknje za vijake in nato vstavite vijake od zgoraj. Če se deli ne prilegajo skupaj, jih ne silite. Podnožje repne roke obrusite do konca.

Nato potisnite repno roko na štrleč konec podstavka repne roke, dokler se luknje za vijake ne poravnajo. Spet boste morda morali brusiti, preden se prilega. Privijte ga od zgoraj.

Če želite sestaviti platformo motorja, morate najprej vstaviti servo v odprtino na zadnji roki, obrnjeno nazaj. Dve vodoravni luknji se morata poravnati z luknjami za vijake na servo. Če trenje ne zadostuje, ga lahko privijete skozi te luknje. Nato postavite krmilni rog na servo, vendar ga ne privijte. To pride v trenutku.

Os motorne platforme potisnite v luknjo na samem koncu repne roke, na drugi strani pa nad rog. Rog naj se lepo prilega vstavku na ploščadi. Na koncu vstavite vijak hupe skozi luknjo na ploščadi in rog, kot je prikazano na zgornji sliki.

7. korak: Namestitev motorjev

Brezkrtačni motorji ne bodo opremljeni s pritrjenimi osmi propelerja in montažno križno ploščo, zato jih najprej privijte. Nato jih pritrdite na ploščad motorja in glavne roke trikopterja s pomočjo vijakov, ki so priloženi, ali vijakov in matic stroja M3. Na tem koraku lahko pritrdite propelerje, da zagotovite zračnost in občudujete svoje ročno delo, vendar jih odstranite pred preskusom pred letom.

8. korak: Ožičenje plošče avtopilota

Senzorje priključite na ploščo Pixhawk Autopilot, kot je prikazano na zgornjem diagramu. Ti so označeni tudi na sami plošči avtopilota in jih je zelo enostavno povezati, to pomeni, da se brenčalo poveže z vrati brenčalca, stikalo se priključi na vrata stikala, modul za napajanje se priključi na vrata za modul za napajanje, telemetrija pa na vrata telem1. GPS in zunanji kompas bosta imela dva niza priključkov. Tistega z več zatiči priključite na vrata GPS, manjšega pa na I2C.

Ti konektorji DF13, ki gredo v ploščo avtopilota Pixhawk, so zelo krhki, zato ne vlecite za žice, temveč potiskajte in vlecite neposredno na plastično ohišje.

9. korak: Ožičenje radijskega komunikacijskega sistema

Radijski nadzorni komunikacijski sistem se bo uporabljal kot varnostna podpora za nadzor kvadrokopterja v primeru okvare zemeljske postaje ali Alexa ali napake ukaza drugemu.

Dajalnik PPM priključite na radijski sprejemnik, kot je prikazano na zgornji sliki. Dajalnik PPM in sprejemnik sta označena, zato priključite S1 na S6 na signalne zatiče od 1 do 6 vašega sprejemnika. S1 bo imel s seboj tudi ozemljitvene in napetostne žice, ki bodo napajale sprejemnik prek dajalnika PPM.

10. korak: Spajkanje plošče za distribucijo električne energije

PDB bo prevzel vhod iz litijevo -polimerne (LiPo) baterije z napetostjo in tokom 11,1 V in 125A ter ga razdelil na tri ESC -je in napajalno ploščo Pixhawk Autopilot napajalni modul.

Ta napajalni modul je bil ponovno uporabljen iz prejšnjega projekta, narejenega v sodelovanju s prijateljem.

Pred spajkanjem žic odrežite toplotno skrčenje, da se prilega vsaki od žic, da ga lahko pozneje zdrsnete na izpostavljeni spajkani konec, da preprečite kratek stik. Spajate moški konektor XT90 najprej na blazinice PDB, nato 16 žic AWG na ESC, nato pa na te žice priključke XT60.

Za spajkanje žic na ploščice PDB jih morate spajkati pokonci, da se toplotno krčenje lahko prilega skozi in izolira sponke. Zdi se mi, da je najlažje z rokami za pomoč držati žice pokonci (zlasti velik kabel XT90) in jih položiti na PDB na mizi. Nato žico spajkajte okoli PDB blazinice. Nato potisnite toplotno skrčljivo dol in jo segrejte, da izolirate vezje. To ponovite za preostale žice ESC. Za spajkanje XT60 sledite prejšnjemu koraku o tem, kako je bil akumulatorski priključek ESC zamenjan z XT60s.

11. korak: Ožičenje motorjev in elektronskih krmilnikov hitrosti

Ker uporabljamo enosmerne motorje brez krtačk, bodo prišli s tremi žicami, ki se povežejo s tremi žičnimi sponkami elektronskega krmilnika hitrosti (ESC). Vrstni red kabelske povezave za ta korak ni pomemben. To bomo preverili ob prvem vklopu trikotnika.

Vrtenje vseh treh motorjev mora biti v nasprotni smeri urinega kazalca. Če se motor ne vrti v nasprotni smeri urinega kazalca, preklopite dve od treh žic med ESC in motorjem, da obrnete vrtenje.

Priključite vse ESC -je na razdelilno ploščo, da zagotovite napajanje vsakemu izmed njih. Nato priključite sprednji desni ESC na glavni izhod pixhawka 1. Sprednji levi ESC priključite na glavni izhod 2 pixhawka, servo na glavni izhod 7, preostali zadnji ESC pa na glavni izhod 4.

12. korak: Nastavitev vdelane programske opreme za avtopilot

Vdelana programska oprema, izbrana za to izdelavo trikopterja, je Ardupilot Arducopter s konfiguracijo trikopterja. Sledite korakom v čarovniku in izberite konfiguracijo trikotnika v vdelani programski opremi.

13. korak: Umerjanje notranjih senzorjev

Drugo mesto na glasovno aktiviranem izzivu