טריקופרטר מודפס בתלת -ממד נשלט בקול: 23 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

זהו מזל ט טריקופרטר מודפס במלואו תלת מימד שניתן להטיס ולשלוט באמצעות שליטה קולית באמצעות Alexa של אמזון באמצעות תחנת קרקע הנשלטת על ידי הפטל פטל. הטריקופטר הנשלט על ידי קול זה ידוע גם בשם אוליבר השלישי.

לטריקופטר בניגוד לתצורת המל"טים הנפוצה יותר של Quadcopter יש רק 3 מדחפים. כדי לפצות על דרגת שליטה אחת פחות, אחד הרוטורים מוטה על ידי מנוע סרוו. אוליבר השלישי כולל טייס אוטומטי של Pixhawk, מערכות טייס אוטומטיות מתקדמות המשמשות במידה רבה את תעשיית המחקר או המזל"טים המתקדמים. מערכת הטייס האוטומטי מסוגלת למגוון רחב של מצבי טיסה, כולל עקוב אחרי, ניווט בנקודות ציון וטיסה מודרכת.

Alexa של אמזון תשתמש במצב הטיסה המודרך. הוא יעבד את הפקודות הקוליות וישלח אותן לתחנת הקרקע, הממפה את הפקודות הללו ל- MAVLink (פרוטוקול תקשורת מיקרו אוויר לרכב) ושולחת אותן לפיקסהוק באמצעות טלמטריה.

הטריקופטר הזה אם כי הקטן הוא עוצמתי. אורכו כ -30 ס"מ ומשקלו 1.2 ק"ג אך בעזרת משולב האביזרים והמנוע שלנו הוא יכול להרים עד 3 ק"ג.

שלב 1: חומרים וציוד

טריקופטר

• 3 מנועי DC ללא מברשת
• 3 גלי מנוע
• בקר 40A מהירות אלקטרונית
• 8x4 מדחפים מורכבים CCW
• לוח חלוקת חשמל
• חוטים ומחברים
• מנוע סרוו TGY-777
• סוללה ומחבר סוללות
• 6x 6-32x1 "ברגי גזירה, אגוזים*
• מנעול כפול 3M*
• קשרי רוכסן*

טייס אוטומטי

• ערכת טייס אוטומטי של Pixhawk
• GPS ומצפן חיצוני
• 900MHz טלמטריה

בקרת RC בטיחות

• זוג משדר ומקלט
• מקודד PPM

תחנת קרקע נשלטת בקול

• ערכת Raspberry Pi Zero W או Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot או כל מוצרי Amazon Echo

ציוד וכלים

• תחנת הלחמה
• מדפסת תלת מימד
• צבת אף מחט*
• מברגים*
• סט מפתחות אלן*

* נקנה מחנות חומרי בניין מקומית

שלב 2: ארגון תוכן

מכיוון שמדובר בפרויקט די מורכב וארוך טווח, אני מספק דרך לארגן את המבנה הזה לשלושה חלקים עיקריים שניתן לבצע בו זמנית:

חומרה: המסגרת הפיזית ומערכת ההנעה של הטריקופטר.

טייס אוטומטי: בקר הטיסה מחשב את האות PWM כדי לספק כל אחד משלושת המנועים ללא מברשת ומנוע סרוו בהתאם לפקודת המשתמש.

שליטה קולית: זה מאפשר למשתמש לשלוט במזל ט באמצעות פקודות קוליות ומתקשר באמצעות פרוטוקול MAVLINK ללוח Pixhawk.

שלב 3: הורדת חלקי מסגרת טריקופטר

כל המסגרת של הטריקופטר מודפסת בתלת מימד ב- Ultimaker 2+. המסגרת מופרדת ל -5 רכיבים עיקריים על מנת להתאים ללוח הבנייה של Ultimaker 2+ וכדי להקל על הדפסה מחדש ותיקון חלקים מסוימים במקרה שהם ייפגעו בהתרסקות. הם:

• 2 זרועות מנוע קדמיות (main-arm.stl)
• זרוע זנב אחת (זנב-זרוע.סטל)
• 1 פיסת חיבור בין זנב עם לבין שתי זרועות המנוע הקדמיות (זנב-זרוע-בסיס.סטל)
• הרכבה של מנוע זנב (motor-platform.stl)

שלב 4: הדפסה תלת מימדית של מסגרת הטריקופטר

הדפס חלקים אלה עם מילוי של 50% לפחות והשתמש בקווים כתבנית המילוי. לעובי הקליפה אני משתמש בעובי דופן של 0.7 מ"מ ובעובי עליון/תחתון של 0.75 מ"מ. הוסף הידבקות צלחת בנייה ובחר שוליים בגובה 8 מ"מ. מסגרת זו הודפסה בנימה מפלסטיק PLA, אך ניתן להשתמש בחוט נירוסטה מ ABS אם אתה מעדיף טריקופטר חזק יותר אך כבד יותר. עם הגדרות אלה, לקח <20 שעות להדפיס את כל זה.

אם שוליים לא נדבק למשטח ההדפסה של מדפסת התלת מימד, השתמש במקל דבק והדבק את החצאית על משטח ההדפסה. בסוף ההדפסה, הסר את לוחית הבנייה, שטוף את הדבק העודף ונגב אותו לפני יכניסו אותו למדפסת.

שלב 5: הסרת תמיכות ושוליים

החלקים המודפסים בתלת מימד יודפסו עם תומכים בכל מקום ועם שוליים חיצוניים שצריך להסיר לפני ההרכבה.

שוליים הוא שכבה אחת של PLA וניתן לקלף אותו בקלות מהחלק ביד. התומכים לעומת זאת, הרבה יותר קשים להסרה. לשם כך תזדקק לצבת אף מחט ומברג ראש שטוח. לתמיכה שאינה נמצאת בחללים סגורים, השתמש בצבת אף המחט כדי לרסק את התומכים ולמשוך אותם. לתמיכות בתוך חורים או רווחים סגורים שקשה להגיע אליהם בעזרת צבת אף מחט, יש לקדוח דרך החור או להשתמש במברג ראש שטוח כדי לחטט אותו מהצד, ואז לשלוף אותו החוצה בעזרת צבת אף המחט. בעת הסרת תומכים, היה עדין עם החלק המודפס בתלת -ממד מכיוון שהוא יכול להתנתק אם אתה מדגיש אותו יותר מדי.

לאחר הסרת התומכים, משייפים את המשטחים המחוספסים שבהם היו התומכים או גילף בזהירות את התמיכה הנותרת בעזרת סכין תחביב. השתמש במקצת שיוף או טחינה ודרמל כדי להחליק את חורי הבורג.

שלב 6: הרכבת מסגרת הטריקופטר

לצורך הרכבה תזדקקו לשישה ברגים (רצוי ברגי גזירה, 6-32 או דקים יותר, באורך 1 אינץ ') כדי לאבטח את המסגרת יחד.

קח את החלקים המודפסים בתלת מימד הנקראים main-arm. STL ו- tail-arm-base. STL. רכיבים אלה משתלבים כמו פאזל, כאשר בסיס זנב הזנב דחוף באמצע שתי הזרועות העיקריות. יישר את ארבעת חורי הבורג ואז הכנס את הברגים מלמעלה. אם החלקים אינם מתאימים זה לזה בקלות, אל תכריח אותם. משייפים את בסיס הזנב-זרוע עד שהם עושים זאת.

לאחר מכן החלק את זרוע הזנב על הקצה הבולט של בסיס הזנב-זנב עד לחורי הבורג מיושרים. שוב, ייתכן שיהיה עליך לשייף לפני שהוא מתאים. בורג אותו מלמעלה.

כדי להרכיב את פלטפורמת המנוע, עליך להכניס תחילה את הסרוו לתוך הפתח בזרוע הזנב, כשהוא מצביע לאחור. שני החורים האופקיים צריכים להתיישר עם חורי הברגים בסרוו. אם התאמת החיכוך אינה מספקת, תוכל לחבר אותו למקומו דרך החורים הללו. לאחר מכן הנח את צופר הבקרה על הסרוו אך אל תבריג אותו. זה מגיע תוך רגע.

החלק את ציר הרציף המנוע לתוך החור בקצה זרוע הזנב והצד השני מעל הצופר. הצופר צריך להתאים יפה לשבץ על הרציף. לבסוף, הכנס את בורג הקרן הן דרך החור ברציף והן את הצופר כפי שמוצג בתמונה למעלה.

שלב 7: התקנת המנועים

המנועים ללא מברשת לא יגיעו עם צירי ההנעה והרכבה הלוחית הצולבת המצורפת מראש, אז תברג אותם תחילה. לאחר מכן אתה בורג אותם על פלטפורמת המנוע ועל הזרועות העיקריות של הטריקופטר באמצעות הברגים שהגיעו עם זה או ברגים ואומים של מכונת M3. תוכל לצרף את המדחפים בשלב זה כדי להבטיח אישור ולהעריץ את עבודת היד שלך, אך הסר אותם לפני בדיקות לפני הטיסה.

שלב 8: חיווט לוח הטייס האוטומטי

חבר את החיישנים ללוח הטייס האוטומטי של Pixhawk כפי שמוצג בתרשים למעלה. אלה מסומנים גם בלוח הטייס האוטומטי עצמו ודי פשוט לחיבור, כלומר זמזם מתחבר ליציאת הבאזר, המתג מתחבר ליציאת המתג, מודול הכוח מתחבר ליציאת מודול הכוח והטלמטריה מתחברת ליציאת הטלם 1. ל- GPS ולמצפן החיצוני יהיו שתי קבוצות מחברים. חבר את אחד עם יותר סיכות ליציאת ה- GPS ואת הקטן יותר ל- I2C.

מחברי DF13 אלה שנכנסים ללוח הטייס האוטומטי של Pixhawk הם שבירים מאוד, לכן אל תמשכו את החוטים ותדחפו ותמשכו ישירות על מעטפת הפלסטיק.

שלב 9: חיווט מערכת תקשורת הרדיו

מערכת תקשורת בקרת הרדיו תשמש כגיבוי בטיחותי לשליטה ברובע הארבעה במקרה של תחנת הקרקע או אלכסה תקלה או שגיאה בפקודה עבור אחר.

חבר את מקודד ה- PPM למקלט הרדיו כפי שמוצג בתמונה למעלה. מקודד ה- PPM וגם המקלט מסומנים, לכן חבר את S1 ל- S6 לסיכות האות 1 עד 6 של המקלט שלך. ל- S1 יהיו גם חוטי הארקה ומתח, שיניעו את המקלט דרך מקודד ה- PPM.

שלב 10: הלחמת לוח חלוקת הכוח

ה- PDB יקלט קלט מסוללת הליתיום פולימר (LiPo) עם מתח וזרם של 11.1V ו- 125A, ויפיץ אותו לשלושת ה- ESC ויניע את לוח הטייס האוטומטי של Pixhawk דרך מודול הכוח.

מודול כוח זה נעשה בשימוש חוזר מפרויקט קודם שנעשה בשיתוף עם חבר.

לפני, הלחמת החוטים, חתכו את כיווץ החום כך שיתאים לכל אחד מהחוטים, כך שניתן יהיה להחליק אותו לקצה ההלחמה החשוף מאוחר יותר כדי למנוע קצר. הלחמה של מחבר ה- XT90 הזכר מובילה תחילה לרפידות ה- PDB, ולאחר מכן את 16 חוטי ה- AWG אל ה- ESC, ולאחר מכן את מחברי ה- XT60 לחוטים אלה.

כדי להלחם את החוטים על רפידות ה- PDB, עליך להלחים אותו זקוף כך שהתכווצות החום תוכל להיכנס ולבודד את המסופים. מצאתי הכי קל להשתמש בידיים המסייעות להחזיק את החוטים זקופים (במיוחד כבל ה- XT90 הגדול) ולהניח אותו על גבי ה- PDB מונח על השולחן. לאחר מכן הלחם את החוט סביב כרית ה- PDB. לאחר מכן, החלק את מכווץ החום כלפי מטה וחמם אותו כדי לבודד את המעגל. חזור על פעולה זו בשאר חוטי ה- ESC. להלחמת ה- XT60, עקוב אחר השלב הקודם כיצד הוחלף מסוף הסוללות ESC ב- XT60.

שלב 11: חיווט המנועים ובקרי המהירות האלקטרוניים

מכיוון שאנו משתמשים במנועי DC ללא מברשת, הם יגיעו עם שלושה חוטים אשר יתחברו לשלושת מסופי החוטים של בקר המהירות האלקטרוני (ESC). סדר חיבור הכבלים אינו משנה בשלב זה. נבדוק זאת כאשר נפעיל לראשונה את הטריקופטר.

הסיבוב של כל שלושת המנועים צריך להיות נגד כיוון השעון. אם המנוע אינו מסתובב נגד כיוון השעון, החלף כל שניים משלושת החוטים בין ה- ESC והמנוע כדי להפוך את הסיבוב.

חבר את כל מערכות ה- ESC ללוח חלוקת החשמל כדי לספק חשמל לכל אחת מהן. לאחר מכן חבר את ה- ESC הימני הקדמי לרשת החשמל הראשית של הפיקהאווה 1. חבר את ה- ESC השמאלי הקדמי לרשת החוצה הראשית של הפיקסהוק 2, הסרוו ליציאה החוצה 7, והזנב הנותר ESC לרשת החוצה 4.

שלב 12: הגדרת קושחת טייס אוטומטי

הקושחה שנבחרה לבניית הטריקופטר הזה היא Arducopter של Ardupilot עם תצורת טריקופטר. בצע את השלבים באשף ובחר את תצורת הטריקופטר בקושחה.

שלב 13: כיול החיישנים הפנימיים

אתגר שני האתרים המופעלים בקול