Dron imprimible en 3D: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Projectes Tinkercad »

Volar amb un dron pot ser divertit, però, què passa amb volar un dron dissenyat per vosaltres?

Per a aquest projecte, faré un dron amb forma de paracaigudista, però podeu deixar fluir la vostra creativitat i dissenyar un dron amb forma d’aranya, dinosaure, cadira o el que pugueu pensar.

Dissenyar el vostre propi dron pot ser molt dur i pot ser que calgui un parell de marcs impresos abans que tot funcioni i s’adapti (podeu fer servir un soldador per corregir petits errors). Recomano encaridament "muntar" el dron al vostre programa CAD abans d'imprimir per comprovar si hi ha errors (en lloc de rotors podeu utilitzar un disc amb el mateix radi per comprovar possibles col·lisions).

Subministraments:

Llista de materials:

• Controlador de vol (el cervell del vostre dron)
• Quatre motors sense escombretes (dos en sentit horari i dos en sentit antihorari)
• Quatre hèlixs
• Controlador electrònic de velocitat (ESC)
• Receptor i transmissor RC
• Pila
• Cargols, femelles i separadors de niló M3
• Cintes i cintes elàstiques
• Opcionalment: GPS, càmera, sonar o LED

Eines necessàries:

• Impressora 3D
• Soldador
• Tornavisos
• alicates

Pas 1: dissenyar el vostre dron

Per a aquest projecte utilitzaré Tinkercad, però podeu triar qualsevol programa CAD 3D que vulgueu, sempre que pugueu exportar-lo a la vostra impressora 3D. Abans de començar, he canviat les dimensions del ràster a les dimensions màximes de la meva impressora 3D per poder veure fàcilment si s’adapta o no.

Podeu dissenyar el vostre dron en qualsevol forma que vulgueu, sempre que l’estructura sigui prou resistent i pugueu muntar tot el maquinari necessari al marc. Tingueu en compte el diàmetre del rotor quan col·loqueu els motors perquè les hèlixs no xoquin entre elles ni amb l’estructura del dron.

També:

• Tingueu en compte la ubicació dels connectors i els cables perquè tingueu prou espai.
• Assegureu-vos que encaixin els cargols (diàmetre i longitud correctes).
• Assegureu-vos que podeu arribar al port USB del controlador de vol per canviar la configuració.
• Determineu la ubicació per muntar el receptor RC i la bateria (i opcionalment una càmera i un GPS).

Per a aquest projecte dissenyaré un dron amb forma de paracaigudista volant per l'aire. Els motors es muntaran a les mans i als peus i el controlador de vol es troba al cos. La primera imatge és una captura de pantalla de Tinkercad amb el disseny del paracaigudista i els muntatges del motor ja completats.

Per muntar el motor al marc necessito 4 forats per a cargols i espai suficient per als cables, comproveu les especificacions del motor per a la mida i la ubicació d’aquests forats (la segona imatge és la mida del meu motor). A més, he afegit un forat al mig dels cargols per a l'eix del motor. Al fitxer "Motor holes.stl" podeu trobar les dimensions correctes dels forats del meu motor. Per afegir aquests forats al vostre dron mitjançant Tinkercad, simplement canvieu el material a "forat" i moveu-lo al lloc on vulgueu col·locar el motor. A continuació, seleccioneu l'objecte de forats i l'objecte en què voleu fer els forats i agrupeu-los (Ctrl + G).

Per muntar el controlador de vol i l'ESC 4-en-1, que són de 20x20 mm i es poden apilar, he afegit quatre forats al cos del paracaigudista a una distància de 2 cm (de centre a centre).

A continuació, vaig afegir alguns forats a les espatlles i a les cames superiors (tercera imatge) per al tren d'aterratge i la tapa superior i vaig imprimir el marc (4a i 5a imatges).

Finalment, vaig dissenyar la tapa superior (última imatge) del dron que portarà la bateria i el receptor, i vaig imprimir aquesta part també.

He afegit els fitxers stl per al marc (SkydiverDroneFrame.stl) i el muntatge de la bateria (SkydiverBatteryMount.stl) a aquest pas. Si voleu imprimir el meu disseny, comproveu si tots els forats són adequats per a la vostra configuració.

Pas 2: Muntatge

Primer vaig soldar tots els motors a l’ESC. Els dos motors en sentit horari (CW) haurien de ser oposats entre si i els dos en sentit antihorari (CCW) (vegeu la primera imatge). A continuació, monteu l'ESC i els motors al quadre. Si un dels motors gira en la direcció equivocada, podeu canviar dos cables o canviar-lo a la configuració (si l'ESC l'admet). Quan comproveu la direcció del motor, feu-ho sense hèlixs.

El meu ESC executa Dshot600 i pot canviar la direcció del motor mitjançant la configuració. Per fer-ho, primer heu de connectar l'ESC al controlador de vol i connectar-lo al PC mitjançant USB. A continuació, inicieu BLHeliSuite i premeu "Llegir configuració" (tercera imatge). Entre els botons de desconnexió i comprovació, podeu seleccionar l'ESC del motor fent clic dret sobre ell i canviar la direcció del motor a la configuració. Després de canviar alguna cosa, heu de fer clic al botó Configuració d'escriptura per protegir els canvis que heu fet.

Consulteu les especificacions del controlador de vol per trobar tots els ports i connexions del controlador de vol. La quarta imatge mostra les connexions del controlador de vol Hakrc mini f4 que he utilitzat. Com que no faig servir una càmera ni GPS, només necessitava connectar el receptor (FlySky IBUS) i l’ESC al controlador de vol.

Les tres darreres imatges mostren el dron totalment muntat des de l’angle superior, inferior i lateral.

Pas 3: Betaflight

Betaflight és un programa que podeu utilitzar per canviar la configuració i actualitzar el firmware del controlador de vol. En lloc de Betaflight, també podeu utilitzar inav o cleanflight.

A la pestanya ports podeu configurar la configuració dels ports del vostre dron. El més important d'aquesta pestanya és habilitar Serial Rx per al vostre receptor. Segons les especificacions de Hakrc f4 mini (vegeu el pas anterior de la quarta imatge), IBUS està connectat a RX6, cosa que significa que hauria d’habilitar Serial Rx per a UART6.

La pestanya de configuració us permet canviar la configuració del dron. Els paràmetres importants a comprovar són:

• El fitxer del mesclador (nombre de motors, ubicació dels motors i direccions del motor)
• Receptor (seleccioneu el protocol utilitzat com IBUS o SBUS)
• Altres funcions (per si heu afegit funcions com ara LED, sonar, per exemple)
• Funcions ESC / Motor (seleccioneu el protocol ESC correcte)
• GPS (activeu-lo si utilitzeu GPS)

La pestanya de configuració PID bàsicament us permet canviar el comportament del dron a una entrada de pal. Un guany proporcional més alt donarà una resposta més agressiva que pot provocar un excés. Un guany integral més gran el fa més estable i redueix l’efecte del vent o d’un CG desplaçat, però pot fer que la resposta sigui lenta i lenta. El guany derivat esmorteix tots els moviments, però és sensible al soroll del giroscopi i pot fer que els motors s’escalfin i es cremin.

Pas 4: Milloreu

Enhorabona amb el vostre dron.

Ara podeu començar a ajustar la configuració PID a Betaflight per fer-la volar més suaument, afegir funcions com LEDs i GPS o fer alguns canvis al marc per millorar-lo encara.

També podeu intentar dissenyar i imprimir els vostres propis rotors, però és bastant difícil.

Afegit a aquest pas, podeu trobar el disseny final del meu primer dron (després de moltes proves), realitzat a SketchUp. És bastant lleuger (aproximadament 25 grams només per al marc) i s'adapta a hèlixs de fins a 6 polzades. A més, podeu ampliar fàcilment el tren d'aterratge enganxant alguns engranatges i muntar-hi una càmera petita (encara és un work-in) -progrés, progressar).