Balso valdomas 3D spausdintas trišakis: 23 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Tai visiškai 3D spausdintas „Tricopter“dronas, kurį galima skraidinti ir valdyti balso valdymu naudojant „Amazon“„Alexa“per antžeminę stotį, valdomą „Raspberry Pi“. Šis balso valdomas triratukas taip pat žinomas kaip Oliveris Tri.

„Tricopter“, skirtingai nei įprasta „Quadcopter“bepiločių orlaivių konfigūracija, turi tik 3 sraigtus. Norint kompensuoti vieną valdymo laipsnį, vieną iš rotorių pakreipia servo variklis. „Oliver the Tri“turi „Pixhawk Autopilot“- pažangias autopiloto sistemas, dažniausiai naudojamas mokslinių tyrimų ar pažangių dronų pramonėje. Ši autopiloto sistema gali naudoti įvairius skrydžio režimus, įskaitant paskui mane, kelio taško navigaciją ir skrydį vadovaujant.

„Amazon“„Alexa“naudos valdomo skrydžio režimą. Ji apdoros balso komandas ir nusiųs jas į antžeminę stotį, kuri šias komandas susieja su „MAVLink“(„Micro Air Vehicle Communication Protocol“) ir siunčia jas į „Pixhawk“telemetrijos būdu.

Šis triratis, nors ir mažas, yra galingas. Jis yra apie 30 cm ilgio ir sveria 1,2 kg, tačiau su mūsų atrama ir variklio kombinacija gali pakelti iki 3 kg.

1 žingsnis: medžiagos ir įranga

Tricopteris

• 3 nuolatinės srovės varikliai be šepetėlių
• 3 variklio velenai
• 3 40A elektroninis greičio reguliatorius
• 8x4 kompoziciniai sraigtai CCW
• Maitinimo paskirstymo lenta
• Laidai ir jungtys
• Servo variklis TGY-777
• Baterija ir akumuliatoriaus jungtis
• 6x 6-32x1 "šlyties varžtai, veržlės*
• 3M dvigubas užraktas*
• Užsegami kaklaraiščiai*

Autopilotas

• „Pixhawk“autopiloto rinkinys
• GPS ir išorinis kompasas
• 900MHz telemetrija

Saugos RC valdymas

• Siųstuvo ir imtuvo pora
• PPM kodavimo priemonė

Balso valdoma antžeminė stotis

• Raspberry Pi Zero W rinkinys arba Raspberry Pi 3
• „Amazon Echo Dot“arba bet kokie „Amazon Echo“produktai

Įranga ir įrankiai

• Litavimo stotis
• 3D spausdintuvas
• Adatų replės*
• Atsuktuvai*
• Šešiakampių raktų rinkinys*

* Pirktas iš vietinės techninės įrangos parduotuvės

2 veiksmas: turinio organizavimas

Kadangi tai yra gana sudėtingas ir ilgalaikis projektas, siūlau būdą, kaip organizuoti šį kūrimą į tris pagrindines dalis, kurios gali būti atliekamos vienu metu:

Techninė įranga: fizinis trikopterio rėmas ir varomoji sistema.

Autopilotas: Skrydžio valdytojas apskaičiuoja PWM signalą, kad pagal vartotojo komandą būtų pateiktas kiekvienas iš 3 variklių be šepetėlių ir servo variklis.

Valdymas balsu: tai leidžia vartotojui valdyti droną naudojant balso komandas ir bendrauja per „MAVLINK“protokolą su „Pixhawk“lenta.

3 veiksmas: atsisiųskite „Tricopter“rėmo dalių

Visas trikopterio rėmas yra atspausdintas 3D naudojant „Ultimaker 2+“. Rėmas yra padalintas į 5 pagrindines sudedamąsias dalis, kad tilptų į „Ultimaker 2+“konstrukcijos plokštę ir būtų lengviau atspausdinti ir suremontuoti tam tikras dalis, jei jos sugadintų susidūrimo metu. Jie yra:

• 2 priekinės variklio svirtys (pagrindinė svirtis.stl)
• 1 uodegos ranka (tail-arm.stl)
• 1 Jungiamoji dalis tarp uodegos ir dviejų priekinių variklio svirtelių (uodegos-rankos-pagrindo. Stl)
• 1 Galinis variklio laikiklis (motor-platform.stl)

4 veiksmas: „Tricopter“rėmo 3D spausdinimas

Spausdinkite šias dalis bent 50% užpildu ir naudokite eilutes kaip užpildymo modelį. Korpuso storiui naudoju 0,7 mm sienelės storį ir 0,75 mm viršutinį/apatinį storį. Pridėkite sukibimo plokštės sukibimą ir pasirinkite kraštą 8 mm. Šis rėmas buvo atspausdintas naudojant PLA plastiko giją, tačiau, jei norite tvirtesnio, bet sunkesnio trikopterio, galite naudoti ABS plastiko giją. Naudojant šiuos nustatymus, viską atspausdinti prireikė <20 valandų.

Jei kraštas nelimpa prie 3D spausdintuvo spausdinimo paviršiaus, naudokite klijų lazdelę ir priklijuokite sijoną prie spausdinimo paviršiaus. Spausdinimo pabaigoje nuimkite surinkimo plokštelę, nuplaukite klijų perteklių ir nuvalykite, kol vėl įdėsite į spausdintuvą.

5 žingsnis: atramų ir briaunų pašalinimas

3D spausdintos dalys bus atspausdintos su atramomis visur ir su išorine briauna, kurią reikia nuimti prieš surinkimą.

Kraštas yra vienas PLA sluoksnis ir jį galima lengvai nulupti rankomis. Kita vertus, atramas nuimti yra daug sunkiau. Tam jums reikės poros adatinių replių ir atsuktuvo su plokščia galvute. Jei atramos nėra uždarose erdvėse, adatos replėmis suspauskite ir ištraukite atramas. Atramoms, esančioms skylių viduje arba uždarose erdvėse, kurias sunku pasiekti adatinėmis žnyplėmis, gręžkite skylę arba atsuktuvu plokščia galva atsukite ją iš šono, tada ištraukite adatos replėmis. Nuimdami atramas, švelniai elkitės su 3D spausdinta dalimi, nes ji gali nuslysti, jei ją per daug įtempiate.

Nuėmus atramas, nušlifuokite šiurkščius paviršius, kuriuose anksčiau buvo atramos, arba atsargiai išpjaukite likusią atramą mėgėjų peiliu. Naudokite šlifavimo arba šlifavimo antgalį ir „Dremel“, kad išlygintumėte varžtų skyles.

6 žingsnis: „Tricopter“rėmo surinkimas

Surinkimui jums reikės šešių varžtų (geriausia šlyties varžtų, 6-32 arba plonesnių, 1 ilgio), kad rėmas būtų tvirtai pritvirtintas.

Paimkite 3D spausdintas dalis, vadinamas pagrindine ranka. STL ir uodegos-rankos pagrindu. STL. Šie komponentai susipina kaip dėlionė, o uodegos ir rankos pagrindas yra įtaisytas dviejų pagrindinių rankų viduryje. Sulygiuokite keturias varžtų angas, tada įkiškite varžtus iš viršaus. Jei dalys nėra lengvai sujungiamos, nespauskite jų jėga. Šlifuokite uodegos ir rankos pagrindą, kol jie pasidarys.

Tada stumkite uodegos svirtį ant uodegos svirties pagrindo išsikišusio galo, kol varžtų angos susilygins. Vėlgi, jums gali prireikti šlifuoti, kol jis tinka. Sukite jį iš viršaus.

Norėdami surinkti variklio platformą, pirmiausia turite įdėti servo į uodegos svirties angą, nukreiptą atgal. Dvi horizontalios skylės turi sutapti su servo varžtų skylėmis. Jei trinties neužtenka, per šias skyles galite ją prisukti. Tada uždėkite valdymo ragą ant servo, bet neužsukite. Tai ateina akimirksniu.

Variklio platformos ašį įstumkite į skylę, esančią pačiame uodegos svirties gale, o kita-virš rago. Ragelis turėtų gražiai tilpti į platformos įdėklą. Galiausiai įkiškite rago varžtą tiek per platformos angą, tiek į ragą, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje.

7 žingsnis: variklių montavimas

Varikliai be šepetėlių nebus pridedami su propelerio ašimis ir tvirtinimo skersine plokšte, todėl pirmiausia užsukite juos. Tada pritvirtinkite juos prie variklio platformos ir pagrindinių trikopterio svirtelių naudodami varžtus, kurie buvo pateikti kartu, arba M3 mašinos varžtus ir veržles. Šiame žingsnyje galite pritvirtinti sraigtus, kad užtikrintumėte laisvę ir grožėtumėte savo rankų darbu, tačiau prieš bandymą prieš skrydį juos nuimkite.

8 žingsnis: Autopiloto plokštės prijungimas

Prijunkite jutiklius prie „Pixhawk Autopilot“plokštės, kaip parodyta aukščiau esančioje diagramoje. Jie taip pat pažymėti pačioje autopiloto plokštėje ir yra gana paprasta prijungti, ty garsinis signalas jungiamas prie „Buzzer“prievado, jungiklis jungiamas prie jungiklio prievado, maitinimo modulis jungiamas prie maitinimo modulio prievado, o telemetrija jungiasi prie „telem1“prievado. GPS ir išorinis kompasas turės du jungčių rinkinius. Prijunkite tą, kuriame yra daugiau kaiščių, prie GPS prievado, o mažesnį - prie I2C.

Šios „Pixhawk“autopiloto plokštėje esančios DF13 jungtys yra labai trapios, todėl netempkite laidų, o stumkite ir traukite tiesiai ant plastikinio korpuso.

9 veiksmas: radijo ryšio sistemos prijungimas

Radijo valdymo ryšio sistema bus naudojama kaip atsarginė kopija, skirta valdyti keturkojį, jei antžeminė stotis ar „Alexa“sutriks arba suklydo kitai komandai.

Prijunkite PPM kodavimo įrenginį prie radijo imtuvo, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Tiek PPM kodavimo įrenginys, tiek imtuvas yra pažymėti, todėl prijunkite S1 prie S6 prie imtuvo 1–6 signalo kaiščių. S1 taip pat turės įžeminimo ir įtampos laidus, kurie maitins imtuvą per PPM kodavimo įrenginį.

10 veiksmas: maitinimo paskirstymo plokštės litavimas

PBP paims įvestį iš ličio polimerų (LiPo) akumuliatoriaus, kurio įtampa ir srovė yra 11,1 V ir 125 A, ir paskirstys ją trims ESC ir maitins „Pixhawk Autopilot“plokštę per maitinimo modulį.

Šis maitinimo modulis buvo pakartotinai panaudotas iš ankstesnio projekto, sukurto bendradarbiaujant su draugu.

Prieš lituodami laidus, sumažinkite šilumos susitraukimą, kad jis atitiktų kiekvieną laidą, kad vėliau jį būtų galima nuslysti ant atviro lituoto galo, kad būtų išvengta trumpojo jungimo. Lituoti vyrišką XT90 jungtį pirmiausia veda prie PBP trinkelių, tada 16 AWG laidų prie ESC, o po to XT60 jungtys ant šių laidų.

Norėdami prilituoti laidus prie PDB pagalvėlių, turite lituoti vertikaliai, kad šilumos susitraukimas galėtų tilpti ir izoliuoti gnybtus. Man atrodė, kad lengviausia padėti rankomis laikyti laidus vertikaliai (ypač didelį XT90 kabelį) ir padėti jį ant stalviršio, esančio ant stalo. Tada lituokite laidą aplink PBP trinkelę. Tada pastumkite šilumos susitraukiklį žemyn ir pašildykite, kad izoliuotumėte grandinę. Pakartokite tai likusiems ESC laidams. Norėdami lituoti XT60, atlikite ankstesnį žingsnį, kaip ESC akumuliatoriaus gnybtas buvo pakeistas XT60.

11 veiksmas: variklių ir elektroninių greičio reguliatorių prijungimas

Kadangi mes naudojame bešepetėlius nuolatinės srovės variklius, jie bus su trimis laidais, kurie bus prijungti prie trijų elektroninio greičio reguliatoriaus (ESC) laidų gnybtų. Kabelio prijungimo tvarka šiam žingsniui nesvarbi. Mes tai patikrinsime pirmą kartą įjungdami trikopterį.

Visų trijų variklių sukimasis turi būti prieš laikrodžio rodyklę. Jei variklis nesisuka prieš laikrodžio rodyklę, perjunkite bet kurį du iš trijų laidų tarp ESC ir variklio, kad sukimasis pasikeistų.

Prijunkite visas ESC prie maitinimo skirstomojo skydo, kad kiekvienam iš jų būtų tiekiama energija. Tada prijunkite priekinį dešinįjį ESC prie pagrindinės „Pixhawk“išvesties. 1. Prijunkite priekinį kairįjį ESC prie „Pixhawk“pagrindinio išėjimo 2, servo prie pagrindinio išėjimo 7, o likusią uodegos ESC prie pagrindinės išvesties 4.

12 veiksmas: „Autopiloto“programinės įrangos nustatymas

Šiai trikopterio konstrukcijai pasirinkta programinė įranga yra „Ardupilot“„Arducopter“su „Tricopter“konfigūracija. Atlikite vedlio veiksmus ir programinėje programinėje įrangoje pasirinkite trikopterio konfigūraciją.

13 žingsnis: vidinių jutiklių kalibravimas

II vieta balso suaktyvintame iššūkyje