Tricopter Cetak 3D yang Dikendalikan Suara: 23 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Ini adalah drone Tricopter sepenuhnya dicetak 3D yang dapat diterbangkan dan dikendalikan dengan kontrol suara menggunakan Alexa Amazon melalui stasiun bumi yang dikendalikan oleh Raspberry Pi. Tricopter yang Dikendalikan Suara ini juga dikenal sebagai Oliver the Tri.

Tricopter tidak seperti konfigurasi drone yang lebih umum dari Quadcopter hanya memiliki 3 baling-baling. Untuk menebus satu tingkat kontrol yang lebih sedikit, salah satu rotor dimiringkan oleh motor servo. Oliver the Tri memiliki fitur Pixhawk Autopilot, sistem autopilot canggih yang banyak digunakan dalam penelitian atau industri drone canggih. Sistem autopilot ini mampu melakukan berbagai macam mode penerbangan termasuk follow-me, navigasi waypoint, dan penerbangan terpandu.

Alexa Amazon akan menggunakan mode penerbangan terpandu. Ini akan memproses perintah suara dan mengirimkannya ke stasiun bumi, yang memetakan perintah ini ke MAVLink (Protokol Komunikasi Kendaraan Udara Mikro) dan mengirimkannya ke Pixhawk melalui telemetri.

Tricopter ini meskipun kecil sangat kuat. Panjangnya sekitar 30cm dan berat 1,2 kg tetapi dengan kombo prop dan motor kami dapat mengangkat hingga 3 kg.

Langkah 1: Bahan dan Peralatan

Tricopter

• 3 Motor DC Tanpa Kuas
• 3 Poros Motor
• 3 40A Pengontrol Kecepatan Elektronik
• 8x4 Komposit Baling-Baling CCW
• Papan Distribusi Daya
• Kabel dan Konektor
• Motor Servo TGY-777
• Baterai dan Konektor Baterai
• 6x 6-32x1" Baut Geser, Mur*
• Kunci ganda 3M*
• Dasi Ritsleting*

Pilot otomatis

• Kit Autopilot Pixhawk
• GPS dan Kompas Eksternal
• Telemetri 900MHz

Kontrol RC Keamanan

• Pasangan Pemancar dan Penerima
• Enkoder PPM

Stasiun Darat yang Dikendalikan Suara

• Raspberry Pi Zero W kit atau Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot atau Produk Amazon Echo lainnya

Peralatan dan Alat

• Stasiun Solder
• Pencetak 3D
• Tang Hidung Jarum*
• Obeng*
• Set Kunci Allen*

* Dibeli dari toko perangkat keras lokal

Langkah 2: Organisasi Konten

Karena ini adalah proyek yang agak rumit dan berjangka panjang, saya menyediakan cara untuk mengatur pembangunan ini ke tiga bagian utama yang dapat dilakukan secara bersamaan:

Perangkat keras: Kerangka fisik dan sistem propulsi dari tricopter.

Autopilot: Pengendali penerbangan menghitung sinyal PWM untuk menyediakan masing-masing dari 3 motor brushless dan motor servo sesuai dengan perintah pengguna.

Kontrol Suara: Ini memungkinkan pengguna untuk mengontrol drone menggunakan perintah suara dan berkomunikasi melalui protokol MAVLINK ke papan Pixhawk.

Langkah 3: Mengunduh Bagian Bingkai Tricopter

Seluruh bingkai tricopter dicetak 3D pada Ultimaker 2+. Rangka dipisahkan menjadi 5 komponen utama agar sesuai dengan pelat pembuatan Ultimaker 2+ dan untuk memudahkan pencetakan ulang dan perbaikan bagian tertentu jika rusak saat terjadi tabrakan. Mereka:

• 2 Lengan motor depan (main-arm.stl)
• 1 Lengan ekor (tail-arm.stl)
• 1 Bagian penghubung antara tail am dan dua lengan motor depan (tail-arm-base.stl)
• 1 Dudukan motor ekor (motor-platform.stl)

Langkah 4: Mencetak Bingkai Tricopter 3D

Cetak bagian-bagian ini dengan setidaknya 50% pengisi dan gunakan garis sebagai pola pengisi. Untuk ketebalan shell saya menggunakan ketebalan dinding 0,7mm dan ketebalan atas/bawah 0,75mm. Tambahkan adhesi pelat build dan pilih brim pada 8mm. Bingkai ini dicetak dengan filamen plastik PLA, tetapi Anda dapat menggunakan filamen plastik ABS jika Anda lebih suka tricopter yang lebih kuat tetapi lebih berat. Dengan pengaturan ini, butuh waktu < 20 jam untuk mencetak semuanya.

Jika pinggiran tidak menempel pada permukaan cetak printer 3D, gunakan lem stik dan rekatkan rok ke permukaan cetak. Di akhir cetakan, lepaskan pelat pembuatan, bersihkan sisa lem, dan lap hingga kering sebelum memasukkannya kembali ke dalam printer.

Langkah 5: Menghapus Dukungan dan Brim

Bagian yang dicetak 3D akan dicetak dengan penyangga di mana-mana dan dengan pinggiran luar yang perlu dilepas sebelum dirakit.

Penuh adalah satu lapisan PLA dan dapat dengan mudah dikupas dari bagian dengan tangan. Dukungan di sisi lain, jauh lebih sulit untuk dihapus. Untuk ini, Anda memerlukan tang hidung jarum dan obeng pipih. Untuk penyangga yang tidak berada di ruang tertutup, gunakan tang hidung jarum untuk menghancurkan penyangga dan menariknya. Untuk penyangga di dalam lubang atau ruang tertutup yang sulit dijangkau dengan tang hidung jarum, bor melalui lubang atau gunakan obeng pipih untuk mencongkelnya dari samping, lalu tarik keluar dengan tang hidung jarum. Saat melepas penyangga, berhati-hatilah dengan bagian cetakan 3D karena dapat terlepas jika Anda terlalu menekankannya.

Setelah penyangga dilepas, ampelas permukaan kasar tempat penyangga dulu atau ukir dengan hati-hati sisa penyangga dengan pisau hobi. Gunakan bit pengamplasan atau penggilingan dan dremel untuk menghaluskan lubang sekrup.

Langkah 6: Merakit Bingkai Tricopter

Untuk perakitan, Anda memerlukan enam baut (lebih disukai baut geser, 6-32 atau lebih tipis, panjang 1 ) untuk mengencangkan rangka.

Ambil bagian cetakan 3D yang disebut main-arm. STL dan tail-arm-base. STL. Komponen-komponen ini saling terkait seperti teka-teki jigsaw, dengan pangkal lengan-ekor diapit di tengah-tengah kedua lengan utama. Sejajarkan keempat lubang sekrup kemudian masukkan baut dari atas. Jika bagian-bagiannya tidak mudah menyatu, jangan dipaksakan. Amplas pangkal lengan-ekor sampai selesai.

Selanjutnya, geser lengan ekor ke ujung yang menonjol dari dasar lengan ekor hingga lubang sekrup sejajar. Sekali lagi, Anda mungkin perlu mengampelasnya sebelum pas. Baut dari atas.

Untuk merakit platform motor, Anda harus terlebih dahulu memasukkan servo ke dalam lubang di lengan ekor, mengarah ke belakang. Kedua lubang horizontal harus sejajar dengan lubang sekrup pada servo. Jika kecocokan gesekan tidak cukup, Anda dapat memasangnya pada tempatnya melalui lubang-lubang ini. Kemudian pasang klakson kontrol ke servo tetapi jangan kencangkan. Itu akan terjadi sebentar lagi.

Selipkan gandar platform motor ke dalam lubang di ujung paling ujung tail-arm dan sisi lainnya melewati klakson. Klakson harus pas dengan baik ke dalam inset pada platform. Terakhir, pasang sekrup klakson melalui lubang di platform dan klakson seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Langkah 7: Memasang Motor

Motor tanpa sikat tidak akan dilengkapi dengan poros baling-baling dan pelat-silang yang dipasang sebelumnya, jadi kencangkan terlebih dahulu. Selanjutnya Anda memasangnya ke platform motor dan lengan utama tricopter menggunakan sekrup yang disertakan dengannya atau sekrup dan mur mesin M3. Anda dapat memasang baling-baling pada langkah ini untuk memastikan jarak bebas dan mengagumi hasil karya Anda, tetapi lepaskan sebelum pengujian pra-penerbangan.

Langkah 8: Menghubungkan Papan Autopilot

Hubungkan sensor ke papan Pixhawk Autopilot seperti yang ditunjukkan pada diagram di atas. Ini juga diberi label di papan autopilot itu sendiri dan cukup mudah untuk dihubungkan, yaitu bel terhubung ke port Buzzer, sakelar terhubung ke port sakelar, modul daya terhubung ke port modul daya, dan telemetri terhubung ke port telem1. GPS dan kompas eksternal akan memiliki dua set konektor. Hubungkan yang memiliki lebih banyak pin ke port GPS dan yang lebih kecil ke I2C.

Konektor DF13 yang masuk ke Pixhawk Autopilot Board ini sangat rapuh, jadi jangan menarik kabelnya, dan langsung mendorong dan menarik casing plastiknya.

Langkah 9: Menghubungkan Sistem Komunikasi Radio

Sistem komunikasi radio kontrol akan digunakan sebagai cadangan keamanan untuk mengontrol quadcopter jika stasiun bumi atau Alexa tidak berfungsi atau salah melakukan perintah untuk yang lain.

Hubungkan encoder PPM ke penerima radio seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Baik encoder PPM dan receiver diberi label, jadi sambungkan S1 ke S6 ke pin sinyal 1 hingga 6 receiver Anda. S1 juga akan memiliki kabel ground dan voltase, yang akan memberi daya pada penerima melalui encoder PPM.

Langkah 10: Menyolder Papan Distribusi Daya

PDB akan mengambil input dari baterai Lithium Polymer (LiPo) dengan tegangan dan arus 11.1V dan 125A, dan mendistribusikannya ke tiga ESC dan memberi daya pada papan Pixhawk Autopilot melalui modul daya.

Modul daya ini digunakan kembali dari proyek sebelumnya yang dibuat bekerja sama dengan seorang teman.

Sebelum menyolder kabel, potong heat shrink agar pas dengan masing-masing kabel, sehingga nanti bisa diselipkan ke ujung solder yang terbuka untuk mencegah korsleting. Solder konektor XT90 jantan mengarah ke bantalan PDB terlebih dahulu, kemudian 16 kabel AWG ke ESC, diikuti oleh konektor XT60 ke kabel ini.

Untuk menyolder kabel ke bantalan PDB, Anda harus menyoldernya tegak lurus agar heat shrink dapat masuk dan mengisolasi terminal. Saya merasa paling mudah menggunakan uluran tangan untuk memegang kabel tegak lurus (terutama kabel XT90 besar) dan meletakkannya di atas PDB yang diletakkan di atas meja. Kemudian solder kawat di sekitar pad PDB. Kemudian, geser heat shrink ke bawah dan panaskan untuk mengisolasi sirkuit. Ulangi ini untuk sisa kabel ESC. Untuk menyolder XT60, ikuti langkah sebelumnya tentang bagaimana terminal baterai ESC diganti dengan XT60s.

Langkah 11: Menghubungkan Motor dan Pengendali Kecepatan Elektronik

Karena kita menggunakan motor DC brushless, motor ini akan dilengkapi dengan tiga kabel yang akan terhubung ke tiga terminal kabel dari Electronic Speed Controller (ESC). Urutan sambungan kabel tidak penting untuk langkah ini. Kami akan memeriksanya saat pertama kali menyalakan tricopter.

Rotasi ketiga motor harus berlawanan arah jarum jam. Jika motor tidak berputar berlawanan arah jarum jam, maka alihkan dua dari tiga kabel antara ESC dan motor untuk membalikkan putaran.

Hubungkan semua ESC ke papan distribusi daya untuk memberikan daya ke masing-masing ESC. Kemudian sambungkan ESC kanan depan ke main out pixhawk 1. Hubungkan ESC kiri depan ke main out pixhawk 2, servo ke main out 7, dan ESC ekor sisanya ke main out 4.

Langkah 12: Menyiapkan Firmware Autopilot

Firmware yang dipilih untuk build tricopter ini adalah Arducopter milik Ardupilot dengan Konfigurasi Tricopter. Ikuti langkah-langkah di wizard dan pilih konfigurasi tricopter di firmware.

Langkah 13: Mengkalibrasi Sensor Internal

Runner Up dalam Tantangan yang Diaktifkan Suara