Drone stampabile in 3D: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

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Volare con un drone può essere divertente, ma che ne dici di pilotare un drone progettato da te?

Per questo progetto, realizzerò un drone a forma di paracadutista, ma sei libero di lasciar fluire la tua creatività e progettare un drone a forma di ragno, dinosauro, sedia o qualsiasi altra cosa ti venga in mente.

Progettare il tuo drone può essere piuttosto difficile e potrebbero essere necessari un paio di fotogrammi stampati prima che tutto funzioni e si adatti (potresti usare un saldatore per correggere piccoli errori). Consiglio vivamente di "assemblare" il tuo drone nel tuo programma CAD prima di stampare per verificare la presenza di errori (invece dei rotori puoi utilizzare un disco con lo stesso raggio per verificare potenziali collisioni).

Forniture:

Elenco dei materiali:

• Controllore di volo (il cervello del tuo drone)
• Quattro motori brushless (due in senso orario, due in senso antiorario)
• Quattro eliche
• Regolatore elettronico di velocità (ESC)
• Ricevitore e trasmettitore RC
• Batteria
• Viti, dadi e distanziali in nylon M3
• Fasce elastiche e nastro
• Opzionalmente: GPS, fotocamera, sonar o LED

Strumenti richiesti:

• stampante 3d
• Saldatore
• cacciaviti
• pinze

Passaggio 1: progettare il tuo drone

Per questo progetto userò Tinkercad, ma puoi scegliere qualsiasi programma CAD 3D che ti piace, purché tu possa esportarlo sulla tua stampante 3D. Prima di iniziare ho modificato le dimensioni del raster alle dimensioni massime della mia stampante 3D in modo da poter vedere facilmente se si adatta o meno.

Puoi progettare il tuo drone in qualsiasi forma tu voglia, purché la struttura sia sufficientemente robusta e puoi montare tutto l'hardware necessario sul telaio. Sii consapevole del diametro del rotore quando localizzi i motori in modo che le tue eliche non si scontrino tra loro o con la struttura del tuo drone.

Anche:

• Prendi in considerazione la posizione dei connettori e dei cavi in modo da avere spazio sufficiente.
• Assicurati che le viti si adattino (diametro e lunghezza corretti).
• Assicurati di poter raggiungere la porta USB del controller di volo per modificare le impostazioni.
• Determinare la posizione per il montaggio del ricevitore RC e della batteria (e facoltativamente una fotocamera e un GPS).

Per questo progetto disegnerò un drone a forma di paracadutista che vola in aria. I motori saranno montati sulle mani e sui piedi e il controller di volo si trova nel corpo. La prima immagine è uno screenshot di Tinkercad con il design del paracadutista e dei supporti motore già completati.

Per montare il motore sul telaio ho bisogno di 4 fori per le viti e spazio sufficiente per i cavi, controlla le specifiche del motore per il dimensionamento e la posizione di questi fori (la 2a immagine sono le dimensioni del mio motore). Inoltre, ho aggiunto un foro al centro delle viti per l'asse del motore. Nel file 'Motor holes.stl' puoi trovare le corrette dimensioni dei fori del mio motore. Per aggiungere questi fori al tuo drone usando Tinkercad puoi semplicemente cambiare il materiale in "buco" e spostarlo nella posizione in cui vuoi mettere il tuo motore. Quindi seleziona l'oggetto fori e l'oggetto in cui desideri i fori e raggruppali insieme (Ctrl + G).

Per montare il controller di volo e l'ESC 4-in-1, entrambi 20x20mm e sovrapponibili, ho aggiunto quattro fori nel corpo del paracadutista a una distanza di 2 cm (da centro a centro).

Successivamente, ho aggiunto alcuni fori sulle spalle e sulla parte superiore delle gambe (3a foto) per il carrello di atterraggio e la copertura superiore e ho stampato il telaio (4a e 5a foto).

Alla fine ho disegnato il coperchio superiore (ultima foto) per il drone che trasporterà la batteria e il ricevitore, e ho stampato anche questa parte.

Ho aggiunto i file stl per il telaio (SkydiverDroneFrame.stl) e il supporto della batteria (SkydiverBatteryMount.stl) a questo passaggio. Se vuoi stampare il mio disegno, controlla prima se tutti i fori sono corretti per la tua configurazione.

Passaggio 2: assemblaggio

Per prima cosa ho saldato tutti i motori all'ESC. I due motori in senso orario (CW) dovrebbero essere uno di fronte all'altro e anche i due in senso antiorario (CCW) (vedi prima immagine). Quindi monti l'ESC e i motori sul telaio. Se uno dei motori sta ruotando nella direzione sbagliata, puoi scambiare due fili o cambiarlo nelle impostazioni (se supportato dall'ESC). Quando controlli la direzione del motore, fallo senza eliche!

Il mio ESC esegue Dshot600 e può cambiare la direzione del motore tramite le impostazioni. Per fare ciò è necessario prima collegare l'ESC al controller di volo e collegare il controller di volo al PC tramite USB. Quindi avvia BLHeliSuite e premi su 'Read Setup' (terza immagine). Tra i pulsanti di disconnessione e controllo è possibile selezionare l'ESC del motore facendo clic con il pulsante destro del mouse su di esso e modificare la direzione del motore nelle impostazioni. Dopo aver modificato qualcosa, è necessario fare clic sul pulsante Write Setup per salvare le modifiche apportate.

Controlla le specifiche del tuo controllore di volo per trovare tutte le porte e le connessioni del tuo controllore di volo. La quarta immagine mostra le connessioni del controller di volo Hakrc mini f4 che ho usato. Poiché non utilizzo una fotocamera o un GPS, ho solo bisogno di collegare il mio ricevitore (FlySky IBUS) e l'ESC al controller di volo.

Le ultime tre immagini mostrano il drone completamente assemblato dall'alto, dal basso e dall'angolo laterale.

Passaggio 3: Betaflight

Betaflight è un programma che puoi utilizzare per modificare le impostazioni e aggiornare il firmware del controller di volo. Invece di Betaflight puoi anche usare inav o cleanflight.

Nella scheda delle porte puoi impostare la configurazione delle porte del tuo drone. La cosa più importante in questa scheda è abilitare Serial Rx per il tuo ricevitore. Secondo le specifiche mini Hakrc f4 (vedi 4a immagine passaggio precedente), IBUS è collegato a RX6, il che significa che dovrei abilitare Serial Rx per UART6.

La scheda di configurazione consente di modificare la configurazione del drone. I parametri importanti da controllare sono:

• Il file del mixer (numero di motori, posizione dei motori e direzioni del motore)
• Ricevitore (selezionare il protocollo utilizzato come IBUS o SBUS)
• Altre funzionalità (nel caso in cui siano state aggiunte funzionalità come LED, sonar, ad es.)
• Caratteristiche ESC/Motore (selezionare il protocollo ESC corretto)
• GPS (abilita se utilizzi il GPS)

La scheda delle impostazioni PID ti consente fondamentalmente di modificare il comportamento del drone su un input stick. Un guadagno proporzionale più alto darà una risposta più aggressiva che può provocare un superamento. Un guadagno integrale più elevato lo rende più stabile e riduce l'effetto del vento o di un baricentro spostato, ma può renderlo lento e lento a rispondere. Il guadagno derivativo smorza tutti i movimenti ma è sensibile al rumore del giroscopio e può causare il surriscaldamento e la bruciatura dei motori.

Passaggio 4: migliorare

Complimenti per il tuo drone.

Ora puoi iniziare a modificare le impostazioni PID in Betaflight per farlo volare in modo più fluido, aggiungere funzionalità come LED e GPS o apportare alcune modifiche al telaio per renderlo ancora migliore.

Potresti anche provare a progettare e stampare i tuoi rotori, ma questo è piuttosto difficile.

A questo passaggio si aggiunge il progetto definitivo del mio primo drone (dopo molte prove), realizzato in SketchUp. È abbastanza leggero (circa 25 grammi per il solo telaio) e può ospitare eliche fino a 6 . Inoltre puoi facilmente estendere il carrello di atterraggio agganciando alcuni ingranaggi e puoi montare una piccola telecamera su di esso (ancora un work-in -progresso).