3D-afdrukbare drone: 4 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Tinkercad-projecten »

Vliegen met een drone kan leuk zijn, maar hoe zit het met het vliegen met een door jou ontworpen drone?

Voor dit project maak ik een drone in de vorm van een skydiver, maar je bent vrij om je creativiteit de vrije loop te laten en een drone te ontwerpen in de vorm van een spin, dinosaurus, stoel of wat je maar kunt bedenken.

Het ontwerpen van je eigen drone kan best moeilijk zijn en het kan een paar geprinte frames kosten voordat alles werkt en past (je zou een soldeerbout kunnen gebruiken om kleine fouten te corrigeren). Ik raad ten zeerste aan om je drone in je CAD-programma te 'assembleren' voordat je gaat printen om te controleren op fouten (in plaats van rotors kun je een schijf met dezelfde straal gebruiken om te controleren op mogelijke botsingen).

Benodigdheden:

Lijst van materialen:

• Flight controller (het brein van je drone)
• Vier borstelloze motoren (twee met de klok mee, twee tegen de klok in)
• Vier propellers
• Elektronische snelheidsregelaar (ESC)
• RC-ontvanger en zender
• Accu
• Nylon M3-schroeven, moeren en afstandhouders
• Elastische banden en tape
• Optioneel: GPS, camera, sonar of LED's

Benodigd gereedschap:

• 3D-printer
• Soldeerbout
• Schroevendraaiers
• tang

Stap 1: Uw drone ontwerpen

Voor dit project zal ik Tinkercad gebruiken, maar je kunt elk 3D CAD-programma kiezen dat je leuk vindt, zolang je het maar kunt exporteren naar je 3D-printer. Voordat ik begon heb ik de rasterafmetingen gewijzigd naar de maximale afmetingen van mijn 3D-printer, zodat ik gemakkelijk kan zien of deze past of niet.

U kunt uw drone in elke gewenste vorm ontwerpen, zolang de structuur maar voldoende sterk is en u alle benodigde hardware op het frame kunt monteren. Houd rekening met de rotordiameter bij het lokaliseren van de motoren, zodat uw propellers niet met elkaar of met de structuur van uw drone in botsing komen.

Ook:

• Houd rekening met de locatie van connectoren en kabels zodat je voldoende ruimte hebt.
• Zorg ervoor dat uw schroeven passen (juiste diameter en lengte).
• Zorg ervoor dat u de USB-poort van uw vluchtcontroller kunt bereiken om instellingen te wijzigen.
• Bepaal locatie voor montage RC-ontvanger en batterij (en optioneel een camera en GPS).

Voor dit project ontwerp ik een drone in de vorm van een skydiver die door de lucht vliegt. De motoren worden op handen en voeten gemonteerd en de vluchtcontroller bevindt zich in het lichaam. De eerste foto is een screenshot van Tinkercad met het ontwerp van de skydiver en motorsteunen al voltooid.

Om de motor op het frame te monteren heb ik 4 gaten nodig voor schroeven en voldoende ruimte voor de kabels, controleer de motorspecificaties voor de afmetingen en locatie van deze gaten (2e foto zijn de afmetingen van mijn motor). Daarnaast heb ik een gat in het midden van de schroeven toegevoegd voor de as van de motor. In het bestand 'Motorgaten.stl' vind je de juiste afmetingen van de gaten van mijn motor. Om deze gaten met Tinkercad aan je drone toe te voegen, kun je het materiaal eenvoudig veranderen in 'gat' en het verplaatsen naar de locatie waar je je motor wilt plaatsen. Vervolgens selecteert u het gatenobject en het object waarin u de gaten wilt hebben en groepeert u ze samen (Ctrl + G).

Om de vluchtcontroller en 4-in-1 ESC te monteren, die beide 20x20 mm zijn en stapelbaar zijn, heb ik vier gaten in de body van de skydiver aangebracht op een afstand van 2 cm (van midden tot midden).

Vervolgens heb ik wat gaten toegevoegd aan de schouders en bovenbenen (3e foto) voor het landingsgestel en de bovenklep, en het frame afgedrukt (4e en 5e foto).

Ten slotte ontwierp ik de bovenklep (laatste foto) voor de drone die de batterij en ontvanger zal dragen, en heb ik dit onderdeel ook afgedrukt.

Ik heb de stl-bestanden voor het frame (SkydiverDroneFrame.stl) en batterijhouder (SkydiverBatteryMount.stl) aan deze stap toegevoegd. Als je mijn ontwerp wilt afdrukken, controleer dan eerst of alle gaten geschikt zijn voor je opstelling.

Stap 2: Montage

Eerst heb ik alle motoren aan de ESC gesoldeerd. De twee met de klok mee (CW) motoren moeten tegenover elkaar staan en de twee tegen de klok in (CCW) ook (zie eerste afbeelding). Vervolgens monteer je de ESC en motoren op het frame. Als een van de motoren de verkeerde kant op draait, kunt u twee draden verwisselen of dit in de instellingen wijzigen (indien ondersteund door de ESC). Als je de motorrichting controleert, doe dit dan zonder propellers!

Mijn ESC draait Dshot600 en kan de motorrichting wijzigen via de instellingen. Om dit te doen, moet u eerst de ESC verbinden met de vluchtcontroller en de vluchtcontroller via USB verbinden met uw pc. Vervolgens start u BLHeliSuite en drukt u op 'Read Setup' (3e afbeelding). Tussen de ontkoppelings- en controleknoppen kunt u de ESC van de motor selecteren door er met de rechtermuisknop op te klikken en de motorrichting in de instellingen te wijzigen. Nadat u iets hebt gewijzigd, moet u op de knop Instellingen schrijven klikken om de aangebrachte wijzigingen op te slaan.

Controleer de specificaties van je vluchtcontroller om alle poorten en aansluitingen van je vluchtcontroller te vinden. De vierde foto toont de aansluitingen van de Hakrc mini f4 flight controller die ik heb gebruikt. Omdat ik geen camera of GPS gebruik, hoefde ik alleen mijn ontvanger (FlySky IBUS) en ESC aan te sluiten op de vluchtcontroller.

De laatste drie foto's tonen de drone volledig gemonteerd vanuit een boven-, onder- en zijhoek.

Stap 3: Betaflight

Betaflight is een programma waarmee u instellingen kunt wijzigen en de firmware van de vluchtcontroller kunt bijwerken. In plaats van Betaflight zou je ook inav of cleanflight kunnen gebruiken.

In het tabblad poorten kun je de configuratie voor de poorten van je drone instellen. Het belangrijkste op dit tabblad is het inschakelen van Serial Rx voor uw ontvanger. Volgens de Hakrc f4 mini-specificaties (zie 4e afbeelding vorige stap), is IBUS aangesloten op RX6, wat betekent dat ik Serial Rx voor UART6 moet inschakelen.

Op het configuratietabblad kunt u de configuratie van de drone wijzigen. Belangrijke parameters om te controleren zijn:

• Het mixerbestand (aantal motoren, locatie van motoren en motorrichtingen)
• Ontvanger (selecteer het gebruikte protocol zoals IBUS of SBUS)
• Andere functies (voor het geval je functies hebt toegevoegd zoals LED, sonar bijv.)
• ESC/motorfuncties (selecteer het juiste ESC-protocol)
• GPS (inschakelen als u GPS gebruikt)

Op het tabblad PID-instellingen kun je in principe het gedrag van de drone wijzigen in een stick-invoer. Een hogere proportionele versterking zal een agressievere respons geven, wat kan leiden tot overshoot. Een hogere integrale versterking maakt het stabieler en vermindert het effect van wind of een verplaatst zwaartepunt, maar kan ervoor zorgen dat het traag en traag reageert. De afgeleide versterking dempt alle bewegingen, maar is gevoelig voor gyroscoopgeluiden en kan ervoor zorgen dat motoren warm worden en verbranden.

Stap 4: Verbeteren

Gefeliciteerd met je drone.

Nu kun je beginnen met het aanpassen van de PID-instellingen in Betaflight om het soepeler te laten vliegen, functies zoals LED's en GPS toe te voegen of enkele wijzigingen aan het frame aan te brengen om het nog beter te maken.

Je zou ook kunnen proberen om je eigen rotoren te ontwerpen en te printen, maar dit is best moeilijk.

Toegevoegd aan deze stap vind je het definitieve ontwerp van mijn eerste drone (na vele proeven), gemaakt in SketchUp. Hij is vrij licht (ongeveer 25 gram voor alleen het frame) en er passen maximaal 6 propellers in. Daarnaast kun je het landingsgestel eenvoudig verlengen door een paar tandwielen vast te klikken en je kunt er een kleine camera op monteren (nog steeds een work-in -voortgang).