Ses Kontrollü 3D Baskılı Trikopter: 23 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu, Raspberry Pi tarafından kontrol edilen bir yer istasyonu aracılığıyla Amazon'un Alexa'sını kullanarak ses kontrolü ile uçabilen ve kontrol edilebilen, tamamen 3D baskılı bir Tricopter drone'dur. Bu Ses Kontrollü Trikopter, Oliver the Tri olarak da bilinir.

Bir Quadcopter'in daha yaygın drone konfigürasyonunun aksine bir Tricopter, yalnızca 3 pervaneye sahiptir. Daha az kontrol derecesini telafi etmek için rotorlardan biri bir servo motor tarafından yatırılır. Oliver the Tri, büyük ölçüde araştırma veya gelişmiş drone endüstrisinde kullanılan gelişmiş bir otomatik pilot sistemi olan Pixhawk Autopilot'a sahiptir. Bu otopilot sistemi, beni takip et, yol noktası navigasyonu ve güdümlü uçuş dahil olmak üzere çok çeşitli uçuş modlarına sahiptir.

Amazon'un Alexa'sı rehberli uçuş modunu kullanacak. Ses komutlarını işleyecek ve bu komutları MAVLink'e (Mikro Hava Aracı İletişim Protokolü) eşleyen ve telemetri yoluyla Pixhawk'a gönderen yer istasyonuna gönderecektir.

Bu tricopter küçük de olsa güçlüdür. Yaklaşık 30 cm uzunluğunda ve 1,2 kg ağırlığındadır ancak pervane ve motor kombinasyonumuz ile 3 kg'a kadar kaldırabilir.

Adım 1: Malzemeler ve Ekipman

trikopter

• 3 Fırçasız DC Motor
• 3 Motor Mili
• 3 40A Elektronik Hız Kontrol Cihazı
• 8x4 Kompozit Pervaneler CCW
• Güç Dağıtım Panosu
• Teller ve Konnektörler
• TGY-777 Servo Motor
• Pil ve Pil Konektörü
• 6x 6-32x1" Kesme Cıvataları, Somunlar*
• 3M Çift kilit*
• Zip Bağları*

otomatik pilot

• Pixhawk Otopilot Kiti
• GPS ve Harici Pusula
• 900MHz Telemetri

Güvenlik RC Kontrolü

• Verici ve Alıcı Çifti
• PPM Kodlayıcı

Ses Kontrollü Yer İstasyonu

• Raspberry Pi Zero W kiti veya Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot veya herhangi bir Amazon Echo Ürünü

Ekipman ve Araçlar

• Lehimleme istasyonu
• 3 boyutlu yazıcı
• Kargaburun*
• Tornavidalar*
• Alyan Anahtar Seti*

* Yerel bir hırdavatçıdan satın alındı

2. Adım: İçerik Organizasyonu

Bu oldukça karmaşık ve uzun vadeli bir proje olduğundan, bu yapıyı aynı anda gerçekleştirilebilecek üç ana bölümde organize etmenin bir yolunu sunuyorum:

Donanım: Trikopterin fiziksel çerçevesi ve tahrik sistemi.

Otopilot: Uçuş kontrolörü, kullanıcı komutundan buna göre 3 fırçasız motor ve servo motorun her birini sağlamak için PWM sinyalini hesaplar.

Ses Kontrolü: Bu, kullanıcının drone'yu sesli komutları kullanarak kontrol etmesini ve MAVLINK protokolü aracılığıyla Pixhawk kartıyla iletişim kurmasını sağlar.

Adım 3: Tricopter Çerçeve Parçalarını İndirme

Trikopterin tüm çerçevesi Ultimaker 2+ üzerinde 3D olarak basılmıştır. Çerçeve, Ultimaker 2+'nın yapı plakasına uyması ve bir çarpışmada hasar görmeleri durumunda belirli parçaların yeniden yazdırılmasını ve onarılmasını kolaylaştırmak için 5 ana bileşene ayrılmıştır. Onlar:

• 2 Ön motor kolları (main-arm.stl)
• 1 Kuyruk kolu (kuyruk-kol.stl)
• 1 tail am ve iki ön motor kolu arasındaki bağlantı parçası (tail-arm-base.stl)
• 1 Kuyruk motor montajı (motor-platform.stl)

Adım 4: Tricopter Çerçevesini 3B Yazdırma

Bu parçaları en az %50 dolgu ile yazdırın ve dolgu deseni olarak çizgileri kullanın. Kabuk kalınlığı için 0,7 mm duvar kalınlığı ve 0,75 mm üst/alt kalınlık kullanıyorum. Yapı plakası yapışması ekleyin ve 8 mm'de ağzını seçin. Bu çerçeve PLA plastik filament ile basılmıştır, ancak daha sağlam ama daha ağır bir trikopter tercih ederseniz ABS plastik filament kullanabilirsiniz. Bu ayarlarla hepsini yazdırmak < 20 saat sürdü.

Kenar 3D yazıcının baskı yüzeyine yapışmıyorsa, bir tutkal çubuğu kullanın ve eteği baskı yüzeyine yapıştırın. Baskının sonunda baskı plakasını çıkarın, fazla yapıştırıcıyı yıkayın ve yazıcıya geri koymadan önce silerek kurutun.

Adım 5: Destekleri ve Kenarı Çıkarma

3D baskılı parçalar, her yerde desteklerle ve montajdan önce çıkarılması gereken bir dış kenar ile basılacaktır.

Kenar, tek bir PLA tabakasıdır ve parçadan elle kolayca soyulabilir. Öte yandan, desteklerin çıkarılması çok daha zordur. Bunun için bir çift kargaburun ve düz uçlu bir tornavidaya ihtiyacınız olacak. Kapalı alanlarda olmayan destekler için, destekleri kırmak ve çıkarmak için kargaburun pense kullanın. Deliklerin içindeki destekler veya kargaburun pense ile ulaşılması zor olan kapalı alanlar için, ya deliği delin ya da düz uçlu bir tornavida kullanarak yandan kaldırın ve ardından kargaburun ile dışarı çekin. Destekleri çıkarırken, 3D baskılı parçaya karşı nazik olun, çünkü üzerine çok fazla baskı yaparsanız kopabilir.

Destekler çıkarıldıktan sonra, desteklerin eskiden olduğu pürüzlü yüzeyleri zımparalayın veya kalan desteği bir hobi bıçağıyla dikkatlice kazıyın. Vida deliklerini düzeltmek için bir zımpara veya taşlama ucu ve bir dremel kullanın.

Adım 6: Trikopter Çerçevesinin Montajı

Montaj için, çerçeveyi birbirine sabitlemek için altı cıvataya (tercihen kesme cıvataları, 6-32 veya daha ince, 1 uzunluğunda) ihtiyacınız olacaktır.

Main-arm. STL ve tail-arm-base. STL olarak adlandırılan 3D baskılı parçaları alın. Bu bileşenler, bir yapboz gibi birbirine kenetlenir ve kuyruk-kol tabanı iki ana kolun ortasına sıkıştırılır. Dört vida deliğini hizalayın, ardından cıvataları üstten takın. Parçalar kolayca birbirine uymuyorsa, zorlamayın. Kuyruk-kol-tabanını yapana kadar zımparalayın.

Ardından, vida delikleri hizalanana kadar kuyruk kolunu kuyruk kolu tabanının çıkıntılı ucuna kaydırın. Yine, sığmadan önce zımparalamanız gerekebilir. Üstten vidalayın.

Motor platformunu monte etmek için önce servoyu arka koldaki açıklığa geriye dönük olarak yerleştirmeniz gerekir. İki yatay delik servo üzerindeki vida delikleriyle aynı hizada olmalıdır. Sürtünme yeterli değilse, bu deliklerden yerine vidalayabilirsiniz. Ardından kontrol kornasını servoya takın ama vidalamayın. Bu birazdan gelir.

Motor platformunun aksını kuyruk kolunun en ucundaki deliğe ve diğer tarafı kornanın üzerinden geçirin. Korna, platformdaki iç kısma iyi oturmalıdır. Son olarak korna vidasını yukarıdaki resimde gösterildiği gibi hem platformdaki delikten hem de kornadan geçirin.

Adım 7: Motorların Kurulumu

Fırçasız motorlar, pervane aksları ve montaj çapraz plakası önceden takılmış olarak gelmez, bu yüzden önce bunları vidalayın. Ardından, birlikte gelen vidaları veya M3 makine vidaları ve somunlarını kullanarak bunları motor platformuna ve trikopterin ana kollarına vidalarsınız. Pervaneleri, boşluk sağlamak ve el işlerinize hayran olmak için bu adımda takabilirsiniz, ancak uçuş öncesi testten önce bunları çıkarın.

Adım 8: Otopilot Kartını Kablolama

Sensörleri yukarıdaki şemada gösterildiği gibi Pixhawk Autopilot kartına bağlayın. Bunlar ayrıca otopilot kartının kendisinde de etiketlenmiştir ve bağlanması oldukça basittir, yani buzzer Buzzer portuna, switch switch portuna, güç modülü güç modülü portuna ve telemetri telem1 portuna bağlanır. GPS ve harici pusulanın iki takım konektörü olacaktır. Daha fazla pimli olanı GPS bağlantı noktasına ve daha küçük olanı I2C'ye bağlayın.

Pixhawk Otopilot Kartına giren bu DF13 konektörleri çok kırılgandır, bu nedenle kabloları çekmeyin ve doğrudan plastik kasayı itip çekin.

Adım 9: Telsiz İletişim Sisteminin Kablolanması

Radyo kontrol iletişim sistemi, yer istasyonunun veya Alexa'nın arıza yapması veya başka bir komutla hata yapması durumunda quadcopter'ı kontrol etmek için bir güvenlik yedeği olarak kullanılacaktır.

PPM kodlayıcıyı yukarıdaki resimde gösterildiği gibi radyo alıcısına bağlayın. Hem PPM kodlayıcı hem de alıcı etiketlidir, bu nedenle S1 ila S6'yı alıcınızın 1 ila 6 arasındaki sinyal pinlerine bağlayın. S1'de ayrıca, alıcıya PPM kodlayıcı üzerinden güç sağlayacak bir toprak ve voltaj kabloları da olacaktır.

Adım 10: Güç Dağıtım Kartını Lehimleme

PDB, 11.1V ve 125A voltaj ve akıma sahip Lityum Polimer (LiPo) pilden girdi alacak ve bunu üç ESC'ye dağıtacak ve güç modülü aracılığıyla Pixhawk Otopilot kartına güç sağlayacaktır.

Bu güç modülü, bir arkadaşla birlikte yapılan önceki bir projeden yeniden kullanıldı.

Telleri lehimlemeden önce, ısıyla büzüşen teli her bir tele uyacak şekilde kesin, böylece kısa devreyi önlemek için daha sonra açıkta kalan lehimli uca kaydırılabilir. Önce erkek XT90 konektör uçlarını PDB pedlerine, ardından 16 AWG kablosunu ESC'lere, ardından XT60 konektörlerini bu kablolara lehimleyin.

Kabloları PDB pedlerine lehimlemek için, ısıyla büzüşmenin geçebilmesi ve terminalleri yalıtabilmesi için dik olarak lehimlemeniz gerekir. Kabloları (özellikle büyük XT90 kablosunu) dik tutmak ve masanın üzerinde duran PDB'nin üzerine yerleştirmek için yardım ellerini kullanmayı en kolay buldum. Ardından teli PDB pedinin etrafına lehimleyin. Ardından, ısı büzüşmesini aşağı kaydırın ve devreyi yalıtmak için ısıtın. ESC kablolarının geri kalanı için bunu tekrarlayın. XT60'ı lehimlemek için, ESC pil terminalinin XT60'larla nasıl değiştirildiğine ilişkin önceki adımı izleyin.

Adım 11: Motorları ve Elektronik Hız Kontrol Cihazlarını Kablolama

Fırçasız DC motorlar kullandığımız için, elektronik hız kontrol cihazının (ESC) üç kablolu terminaline bağlanacak üç kablo ile gelecekler. Bu adım için kablo bağlantısının sırası önemli değildir. Trikopteri ilk çalıştırdığımızda bunu kontrol edeceğiz.

Her üç motorun da dönüşü saat yönünün tersine olmalıdır. Bir motor saat yönünün tersine dönmüyorsa, dönüşü tersine çevirmek için ESC ile motor arasındaki üç kablodan herhangi ikisini değiştirin.

Her birine güç sağlamak için tüm ESC'leri güç dağıtım panosuna bağlayın. Ardından sağ ön ESC'yi pixhawk'ın ana çıkışına 1 bağlayın. Sol ön ESC'yi pixhawk'ın ana çıkışına 2, servoyu ana çıkışa 7 ve kalan kuyruk ESC'yi ana çıkışa 4 bağlayın.

Adım 12: Otomatik Pilot Ürün Yazılımını Ayarlama

Bu trikopter yapısı için seçilen donanım yazılımı, Ardupilot'un Tricopter Konfigürasyonuna sahip Arducopter'idir. Sihirbazdaki adımları izleyin ve donanım yazılımında trikopter yapılandırmasını seçin.

Adım 13: Dahili Sensörleri Kalibre Etme

Sesle Etkinleştirilen Yarışmada İkincilik