Гласово управляван 3D принтиран трикоптер: 23 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Това е изцяло 3D отпечатан дрон с трикоптер, който може да се управлява и управлява с гласов контрол с помощта на Amazon от Alexa през наземна станция, контролирана от Raspberry Pi. Този трикоптер с гласово управление е известен още като Оливър Три.

Трикоптер, за разлика от по -често срещаната безпилотна конфигурация на Quadcopter, има само 3 витла. За да се компенсира една по -малка степен на управление, един от роторите се накланя от серво мотор. Oliver the Tri разполага с Pixhawk Autopilot, усъвършенствана система за автопилот, използвана до голяма степен в научноизследователската или напредналата индустрия на дронове. Тази система за автопилот е способна на голямо разнообразие от режими на полет, включително следене за мен, навигация по точка и ръководен полет.

Alexa на Amazon ще използва режима на ръководен полет. Той ще обработи гласовите команди и ще ги изпрати до наземната станция, която картографира тези команди към MAVLink (протокол за комуникация на микро въздушни превозни средства) и ги изпраща до Pixhawk чрез телеметрия.

Този трикоптер, макар и малък, е мощен. Той е дълъг около 30 см и тежи 1,2 кг, но с нашата комбинация от опори и двигатели може да вдигне до 3 кг.

Стъпка 1: Материали и оборудване

Трикоптер

• 3 безчетков DC мотор
• 3 моторни вала
• 3 40A Електронен регулатор на скоростта
• 8x4 композитни витла CCW
• Табло за разпределение на електроенергия
• Проводници и конектори
• Серво мотор TGY-777
• Батерия и конектор за батерията
• 6x 6-32x1 "срязващи болтове, гайки*
• 3M двойно заключване*
• Връзки с цип*

Автопилот

• Комплект за автопилот Pixhawk
• GPS и външен компас
• 900MHz телеметрия

Безопасност RC контрол

• Двойка предавател и приемник
• PPM енкодер

Наземна станция с гласово управление

• Raspberry Pi Zero W комплект или Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot или други продукти на Amazon Echo

Оборудване и инструменти

• Поялна станция
• 3D принтер
• Иглени клещи за нос*
• Отвертки*
• Комплект ключове с шестоъгълна глава*

* Закупен от местен магазин за хардуер

Стъпка 2: Организация на съдържанието

Тъй като това е доста сложен и дългосрочен проект, предлагам начин за организиране на това изграждане на три основни раздела, които могат да се изпълняват едновременно:

Хардуер: Физическата рамка и задвижващата система на трикоптера.

Автопилот: Полетният контролер изчислява PWM сигнала, за да осигури всеки от трите безчеткови двигателя и серво мотора, съответно от командата на потребителя.

Гласов контрол: Това позволява на потребителя да управлява дрона с помощта на гласови команди и комуникира чрез протокола MAVLINK с дъската Pixhawk.

Стъпка 3: Изтегляне на части от рамката на трикоптера

Цялата рамка на трикоптера е 3D отпечатана на Ultimaker 2+. Рамката е разделена на 5 основни компонента, за да побере монтажната плоча на Ultimaker 2+ и да улесни препечатването и ремонта на определени части в случай на повреда при катастрофа. Те са:

• 2 предни рамена на двигателя (main-arm.stl)
• 1 опашка (опашка-ръка.stl)
• 1 Свързваща част между опашката am и двете предни рамена на двигателя (опашка-рамо-основа.stl)
• 1 Стойка за заден двигател (motor-platform.stl)

Стъпка 4: 3D отпечатване на рамката на трикоптера

Отпечатайте тези части с поне 50% пълнене и използвайте линии като модел на пълнене. За дебелината на черупката използвам дебелина на стената 0,7 мм и дебелина на горната/долната част 0,75 мм. Добавете адхезия на строителната плоча и изберете ръба на 8 мм. Тази рамка е отпечатана с пластмасова нишка PLA, но можете да използвате ABS пластмасова нишка, ако предпочитате по -здрав, но по -тежък трикоптер. С тези настройки са били необходими <20 часа, за да се отпечата всичко.

Ако периферията не залепва към повърхността за печат на 3D принтера, използвайте лепило и залепете полата към повърхността за печат. В края на отпечатването отстранете монтажната плоча, измийте излишното лепило и я избършете на сухо, преди да я поставите обратно в принтера.

Стъпка 5: Премахване на опорите и ръба

3D отпечатаните части ще бъдат отпечатани с опори навсякъде и с външен ръб, който трябва да бъде отстранен преди монтажа.

Полята е един слой от PLA и може лесно да се отлепи от частта на ръка. Подпорите, от друга страна, се отстраняват много по -трудно. За това ще ви трябват чифт клещи за нос с игла и отвертка с плоска глава. За опората, която не е в затворени пространства, използвайте клещите за иглени носове, за да смачкате опорите и да я издърпате. За опори вътре в отвори или затворени пространства, които са труднодостъпни с клещи за носа на иглата, или пробийте дупката или използвайте отвертка с плоска глава, за да я издърпате отстрани, след което я издърпайте с клещите за носа на иглата. Когато премахвате опорите, внимавайте с 3D отпечатаната част, тъй като тя може да се откъсне, ако я натоварите твърде много.

След като подложките бъдат отстранени, изстържете грубите повърхности, където са били опорите, или внимателно издълбайте останалата опора с нож за хоби. Използвайте шлифовъчен или шлифовъчен бит и дремел, за да изгладите отворите за винтове.

Стъпка 6: Сглобяване на рамката на трикоптера

За сглобяването ще ви трябват шест болта (за предпочитане срязващи болтове, 6-32 или по-тънки, 1 дълги), за да закрепите рамката заедно.

Вземете 3D отпечатаните части, наречени main-arm. STL и tail-arm-base. STL. Тези компоненти се свързват като пъзел, като основата на опашката е поставена в средата на двете основни рамена. Подравнете четирите отвора за винтове, след което поставете болтовете отгоре. Ако частите не се свързват лесно, не ги насилвайте. Шлайфайте основата на рамото на опашката, докато го направят.

След това плъзнете рамото на опашката върху изпъкналия край на основата на опашката, докато отворите за винтове се подравнят. Отново може да се наложи да шлайфате, преди да се побере. Завийте го отгоре.

За да сглобите платформата на двигателя, първо трябва да поставите серво в отвора на рамото на опашката, насочено назад. Двата хоризонтални отвора трябва да се подравнят с отворите за винтове на серво. Ако триенето не е достатъчно, можете да го закрепите на място през тези отвори. След това поставете контролния клаксон на серво, но не го завинтвайте. Това идва след малко.

Плъзнете оста на моторната платформа в отвора в самия край на рамото на опашката, а от другата страна над клаксона. Рогът трябва да се вписва добре в вложката на платформата. И накрая, поставете винтата на клаксона през отвора на платформата и клаксона, както е показано на изображението по -горе.

Стъпка 7: Инсталиране на двигателите

Безчетковите двигатели няма да се доставят с предварително закрепени оси на витлото и монтажна напречна плоча, така че първо ги завийте. След това ги закрепете към платформата на двигателя и главните рамена на трикоптера, като използвате или винтовете, които са доставени с него, или винтове и гайки на машината M3. Можете да прикрепите витлата на тази стъпка, за да осигурите свободно пространство и да се възхитите на вашите ръчни работи, но ги премахнете преди теста преди полета.

Стъпка 8: Окабеляване на платката за автопилот

Свържете сензорите към платката Pixhawk Autopilot, както е показано на диаграмата по -горе. Те също са обозначени в самата платка за автопилот и са доста лесни за свързване, т.е. зумер се свързва с порта на зумера, превключвателят се свързва с порта за превключване, захранващият модул се свързва с порта на захранващия модул, а телеметрията се свързва с порта telem1. GPS и външният компас ще имат два комплекта конектори. Свържете този с повече щифтове към GPS порта, а по -малкия към I2C.

Тези конектори DF13, които влизат в дъската за автопилот на Pixhawk, са много крехки, така че не дърпайте проводниците, а натискайте и дърпайте директно върху пластмасовия корпус.

Стъпка 9: Окабеляване на радиокомуникационната система

Комуникационната система за радиоуправление ще се използва като резервно копие за управление на квадрокоптера в случай, че наземната станция или Alexa не функционират или грешат команда за друга.

Свържете PPM енкодера към радиоприемника, както е показано на изображението по -горе. PPM енкодерът и приемникът са обозначени, така че свържете S1 до S6 към сигналните щифтове 1 до 6 на вашия приемник. S1 също ще има проводници за заземяване и напрежение, които ще захранват приемника чрез PPM енкодер.

Стъпка 10: Запояване на платката за разпределение на електроенергията

PDB ще приема вход от литиево -полимерна (LiPo) батерия с напрежение и ток от 11.1V и 125A и ще я разпределя към трите ESC и ще захранва платката на Pixhawk Autopilot през захранващия модул.

Този захранващ модул е използван повторно от предишен проект, създаден в сътрудничество с приятел.

Преди запояване на проводниците, отрежете термосвиваемия, за да пасне на всеки от проводниците, така че да може да се плъзне върху открития запоен край по -късно, за да се предотврати късо съединение. Запоявайте мъжкия конектор XT90 първо към PDB подложките, след това към 16 AWG проводника към ESC, последвани от конекторите XT60 към тези проводници.

За да запоите проводниците върху PDB подложките, трябва да ги запоите изправени, така че термосвиваемото да може да премине и да изолира клемите. Открих, че е най -лесно да използвам помощните ръце, за да държа проводниците изправени (особено големият кабел XT90) и да го поставя върху PDB, опрян на масата. След това запойте проводника около PDB подложката. След това плъзнете топлинното свиване надолу и го загрейте, за да изолирате веригата. Повторете това за останалите проводници на ESC. За да запоите XT60, следвайте предишната стъпка за това как терминалът на батерията ESC е заменен с XT60s.

Стъпка 11: Окабеляване на двигателите и електронните регулатори на скоростта

Тъй като използваме безчеткови двигатели с постоянен ток, те ще се доставят с три проводника, които ще се свържат към трите жични клеми на електронния контролер на скоростта (ESC). Редът на кабелната връзка няма значение за тази стъпка. Ще проверим това при първото включване на трикоптера.

Въртенето на трите двигателя трябва да бъде обратно на часовниковата стрелка. Ако двигателят не се върти обратно на часовниковата стрелка, тогава превключете всеки един от трите проводника между ESC и двигателя, за да обърнете въртенето.

Свържете всички ESC към платката за разпределение на захранването, за да осигурите захранване за всеки един от тях. След това свържете предния десен ESC към главния изход на pixhawk 1. Свържете предния ляв ESC към главния изход 2 на pixhawk, серво към главния изход 7 и останалия опашен ESC към главния изход 4.

Стъпка 12: Настройване на фърмуера за автопилот

Фърмуерът, избран за тази конструкция на трикоптер, е Arducopter на Ardupilot с конфигурация на трикоптер. Следвайте стъпките в съветника и изберете конфигурацията на трикоптера във фърмуера.

Стъпка 13: Калибриране на вътрешните сензори

Вицешампион в предизвикателството с гласово активиране