Tricopter imprimat 3D controlat vocal: 23 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Aceasta este o dronă Tricopter complet imprimată 3D care poate fi pilotată și controlată cu control vocal folosind Alexa Amazon printr-o stație la sol controlată de Raspberry Pi. Acest Tricopter controlat prin voce este, de asemenea, cunoscut sub numele de Oliver Tri.

Un Tricopter spre deosebire de configurația mai frecventă a dronelor unui Quadcopter are doar 3 elice. Pentru a compensa un grad mai mic de control, unul dintre rotoare este înclinat de un servomotor. Oliver the Tri are un autopilot Pixhawk, un sistem avansat de pilot automat utilizat în mare măsură în cercetare sau în industria avansată a dronelor. Acest sistem de pilot automat este capabil de o mare varietate de moduri de zbor, inclusiv follow-me, navigare în puncte de parcurs și zbor ghidat.

Alexa Amazon va folosi modul de zbor ghidat. Acesta va procesa comenzile vocale și le va trimite la stația de la sol, care mapează aceste comenzi către MAVLink (Micro Air Vehicle Communication Protocol) și le trimite către Pixhawk prin telemetrie.

Acest tricopter, deși mic, este puternic. Are o lungime de aproximativ 30cm și cântărește 1,2 kg, dar cu ajutorul combo-ului nostru și al motorului poate ridica până la 3 kg.

Pasul 1: Materiale și echipamente

Tricopter

• 3 motoare DC fără perii
• 3 arbori de motor
• 3 Controler electronic de viteză 40A
• Elice compozite 8x4 CCW
• Placa de distribuție a energiei electrice
• Sârme și conectori
• Servomotor TGY-777
• Bateria și conectorul bateriei
• 6x 6-32x1 "Șuruburi de forfecare, piulițe *
• Blocare dublă 3M *
• Cravate cu fermoar *

Pilot automat

• Kit de pilot automat Pixhawk
• GPS și busolă externă
• Telemetrie de 900 MHz

Control RC de siguranță

• Pereche emițător și receptor
• Codificator PPM

Stație la sol controlată prin voce

• Kit Raspberry Pi Zero W sau Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot sau orice alte produse Amazon Echo

Echipamente și instrumente

• Stație de lipit
• imprimantă 3d
• Cleste pentru nas cu ac *
• Șurubelnițe *
• Set chei Allen *

* Cumpărat de la un magazin de hardware local

Pasul 2: Organizarea conținutului

Deoarece acesta este un proiect destul de complex și pe termen lung, ofer o modalitate de organizare a acestei construcții în trei secțiuni principale care pot fi realizate simultan:

Hardware: cadrul fizic și sistemul de propulsie al tricopterului.

Pilot automat: controlerul de zbor calculează semnalul PWM pentru a furniza fiecare dintre cele 3 motoare fără perii și servomotor în mod corespunzător din comanda utilizatorului.

Control vocal: Aceasta permite utilizatorului să controleze drona utilizând comenzi vocale și comunică prin intermediul protocolului MAVLINK către placa Pixhawk.

Pasul 3: Descărcarea pieselor cadrului Tricopter

Întregul cadru al tricopterului este imprimat 3D pe Ultimaker 2+. Cadrul este separat în 5 componente principale pentru a se potrivi cu placa de construcție a Ultimaker 2+ și pentru a face mai ușoară reimprimarea și repararea anumitor piese în cazul în care acestea se deteriorează în caz de accident. Sunt:

• 2 brațe frontale ale motorului (main-arm.stl)
• 1 braț de coadă (coadă-braț.stl)
• 1 Piesa de conectare între coada am și cele două brațe ale motorului din față (coadă-braț-bază.stl)
• 1 suport motor coada (motor-platform.stl)

Pasul 4: Imprimarea 3D a cadrului Tricopter

Imprimați aceste părți cu cel puțin 50% umplutură și utilizați linii ca model de umplere. Pentru grosimea învelișului folosesc o grosime a peretelui de 0,7 mm și o grosime superioară / inferioară de 0,75 mm. Adăugați aderența plăcii de construcție și selectați marginea la 8 mm. Acest cadru a fost tipărit cu filament din plastic PLA, dar puteți utiliza filament din plastic ABS dacă preferați un tricopter mai robust, dar mai greu. Cu aceste setări, a durat <20 de ore pentru a imprima totul.

Dacă marginea nu se lipeste de suprafața de imprimare a imprimantei 3D, utilizați un stick de lipit și lipiți fusta pe suprafața de imprimare. La sfârșitul imprimării, îndepărtați placa de construcție, spălați excesul de adeziv și ștergeți-l uscat înainte de al pune înapoi în imprimantă.

Pasul 5: Îndepărtarea suporturilor și a marginii

Părțile tipărite 3D vor fi imprimate cu suporturi peste tot și cu un bord exterior care trebuie îndepărtat înainte de asamblare.

Rebordul este un singur strat de PLA și poate fi ușor decojit de pe piesă cu mâna. Suporturile, pe de altă parte, sunt mult mai greu de îndepărtat. Pentru aceasta veți avea nevoie de o pereche de clești pentru nas și o șurubelniță cu cap plat. Pentru suportul care nu se află în spații închise, utilizați cleștele pentru nas pentru a zdrobi suporturile și trageți-l. Pentru suporturi în interiorul găurilor sau spațiilor închise, greu de atins cu ajutorul unui clește pentru nas, fie găuriți prin orificiu, fie folosiți o șurubelniță cu cap plat pentru a-l scoate din lateral, apoi trageți-l afară cu cleștele pentru nas. Când îndepărtați suporturile, fiți blând cu partea imprimată 3D, deoarece se poate rupe dacă o stresați prea mult.

Odată ce suporturile sunt îndepărtate, șlefuiți suprafețele aspre pe care erau suporturile sau sculptați cu grijă suportul rămas cu un cuțit hobby. Folosiți un șlefuitor sau un șlefuitor și un dremel pentru a netezi găurile șuruburilor.

Pasul 6: Asamblarea cadrului Tricopter

Pentru asamblare, veți avea nevoie de șase șuruburi (de preferință șuruburi de forfecare, 6-32 sau mai subțiri, de 1 lungime) pentru a fixa cadrul împreună.

Luați părțile tipărite 3D numite main-arm. STL și tail-arm-base. STL. Aceste componente se interconectează ca un puzzle, baza-coadă-braț fiind blocată în mijlocul celor două brațe principale. Aliniați cele patru găuri ale șuruburilor, apoi introduceți șuruburile din partea superioară. Dacă piesele nu se potrivesc ușor, nu le forțați. Șlefuiți coada-brațul-bază până când o fac.

Apoi, glisați brațul cozii pe capătul proeminent al bazei brațului cozii până când orificiile șuruburilor se aliniază. Din nou, poate fi necesar să șlefuiți înainte de a se potrivi. Înșurubați-l de sus.

Pentru a asambla platforma motorului, trebuie mai întâi să introduceți servo în deschiderea de pe brațul cozii, îndreptându-se înapoi. Cele două găuri orizontale ar trebui să se alinieze cu găurile șuruburilor de pe servo. Dacă potrivirea cu frecare nu este suficientă, puteți să o fixați prin aceste găuri. Apoi puneți claxonul de comandă pe servo, dar nu îl înșurubați. Asta vine într-o clipă.

Glisați puntea platformei motorului în orificiul de la capătul brațului din spate și de cealaltă parte peste claxon. Cornul ar trebui să se potrivească frumos în inserția de pe platformă. În cele din urmă, puneți șurubul claxonului prin orificiul din platformă și claxon așa cum se arată în imaginea de mai sus.

Pasul 7: Instalarea motoarelor

Motoarele fără perii nu vor veni cu axele elice și cu placa transversală de montare pre-atașate, așa că înșurubați-le mai întâi. Apoi le fixați pe platforma motorului și pe brațele principale ale tricopterului folosind fie șuruburile care au venit cu acesta, fie șuruburile și piulițele mașinii M3. Puteți atașa elicele la acest pas pentru a vă asigura jocul și a vă admira lucrările, dar scoateți-le înainte de testarea înainte de zbor.

Pasul 8: Cablarea plăcii de pilot automat

Conectați senzorii la placa Pixhawk Autopilot așa cum se arată în diagrama de mai sus. Acestea sunt, de asemenea, etichetate pe placa de pilot automat în sine și sunt destul de simple de conectat, adică buzzerul se conectează la portul Buzzer, comutatorul se conectează la portul de comutare, modulul de alimentare se conectează la portul modulului de alimentare și telemetria se conectează la portul telem1. GPS-ul și busola externă vor avea două seturi de conectori. Conectați-l pe cel cu mai mulți pini la portul GPS și cel mai mic la I2C.

Acești conectori DF13 care intră pe placa de pilot automat Pixhawk sunt foarte fragili, deci nu trageți firele și împingeți și trageți direct pe carcasa din plastic.

Pasul 9: Cablarea sistemului de comunicații radio

Sistemul de comunicații de control radio va fi utilizat ca o rezervă de siguranță pentru a controla quadcopterul în cazul în care stația de la sol sau Alexa nu funcționează sau greșesc o comandă pentru alta.

Conectați codificatorul PPM la receptorul radio așa cum se arată în imaginea de mai sus. Atât codificatorul, cât și receptorul PPM sunt etichetate, deci conectați S1 la S6 la pinii de semnal 1 la 6 ai receptorului. S1 va avea, de asemenea, un fir de masă și de tensiune, care va alimenta receptorul prin codificatorul PPM.

Pasul 10: lipirea plăcii de distribuție a energiei

PDB va prelua intrarea de la bateria Lithium Polymer (LiPo) cu o tensiune și curent de 11,1V și 125A și o va distribui către cele trei ESC-uri și va alimenta placa autopilot Pixhawk prin modulul de alimentare.

Acest modul de alimentare a fost reutilizat dintr-un proiect anterior realizat în colaborare cu un prieten.

Înainte, lipiți firele, tăiați termocontractorul pentru a se potrivi cu fiecare dintre ele, astfel încât să poată fi alunecat pe capătul lipit expus mai târziu pentru a preveni scurtcircuitul. Lipiți mai întâi conectorul XT90 tată către pad-urile PDB, apoi cele 16 fire AWG către ESC-uri, urmate de conectorii XT60 pe aceste fire.

Pentru a lipi firele pe tampoanele PDB, trebuie să le lipiți în poziție verticală, astfel încât termocontractorul să poată pătrunde și să izoleze terminalele. Mi s-a părut cel mai ușor să folosesc mâinile de ajutor pentru a ține firele în poziție verticală (în special cablul mare XT90) și pentru a-l așeza deasupra PDB-ului, sprijinit pe masă. Apoi lipiți firul din jurul tamponului PDB. Apoi, glisați căderea de căldură în jos și încălziți-o pentru a izola circuitele. Repetați acest lucru pentru restul firelor ESC. Pentru a lipi XT60, urmați pasul anterior privind modul în care terminalul bateriei ESC a fost înlocuit cu XT60.

Pasul 11: Cablarea motoarelor și a regulatoarelor electronice de viteză

Deoarece folosim motoare de curent continuu fără perii, acestea vor veni cu trei fire care se vor conecta la cele trei terminale cu fir ale regulatorului electronic de viteză (ESC). Ordinea conexiunii prin cablu nu contează pentru acest pas. Vom verifica acest lucru la prima pornire a tricopterului.

Rotația tuturor celor trei motoare ar trebui să fie în sens invers acelor de ceasornic. Dacă un motor nu se rotește în sens invers acelor de ceasornic, atunci comutați oricare dintre cele trei fire între ESC și motor pentru a inversa rotația.

Conectați toate ESC-urile la placa de distribuție a energiei electrice pentru a furniza energie fiecăruia dintre ele. Apoi conectați ESC-ul frontal dreapta la ieșirea principală a pixhawk-ului 1. Conectați ESC-ul frontal stânga la ieșirea principală 2 a pixhawk-ului, servo-ul la ieșirea principală 7, iar restul ESC-ului de la ieșirea principală 4.

Pasul 12: Configurarea firmware-ului Autopilot

Firmware-ul ales pentru această construcție de tricopter este Arducopterul Ardupilot cu o configurație Tricopter. Urmați pașii din expert și selectați configurația tricopterului în firmware.

Pasul 13: Calibrarea senzorilor interni

Locul doi în provocarea activată prin voce